用於高溫氣冷反應堆的氣動吸收球停堆裝置的製作方法
2023-05-13 13:38:56
專利名稱:用於高溫氣冷反應堆的氣動吸收球停堆裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高溫氣冷反應堆第二停堆裝置，特別涉及一種氣動吸收球停堆裝置，屬於核反應堆工程與安全技術領域：
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背景技術：
在高溫氣冷堆技術的發展歷史上，已有幾種形式的第二停堆裝置得到試驗或應用在美國桃花谷(Peach Bottom)反應堆的上反射層內，設置了掛有吸收棒的安全保險絲，當溫度超過設定值時，保險絲熔化，吸收棒落入堆芯。在美國聖·符倫堡(Fort St.Vrain)堆中，直徑12.6mm的碳化硼吸收球可以通過圓柱型管道進入堆芯。在德國釷高溫氣冷球床堆(THTR-300)上試驗了將直徑只有燃料球若干分之一的碳化硼吸收球撒進堆芯的方法，吸收球穿進球床形成一定的分布，可以作為異常情況下(如地震)的停堆手段。以上幾種停堆方式均將中子吸收材料直接投入到堆芯核燃料區，不便於中子吸收材料的分離、循環再利用。在中國第一座高溫氣冷實驗堆(HTR-10)應用上的吸收球裝置，使用電動機帶動絲槓進行貯球罐閥頭的開啟與關閉，吸收球從貯球罐依靠重力下落，實現反應堆停堆，在反應堆再次啟動之前，需要用羅茨風機產生氣體流動壓頭攜帶吸收球回到貯球罐，上述過程中電動機和羅茨風機均需使用電力驅動，參見周惠忠等人發表的論文「HTR-10第二停堆系統的試驗與調試」，(核動力工程，2002年2月，23(1)45～48.)。
高溫氣冷實驗堆控制棒裝置用於反應堆的啟動、功率調節和停堆操作，由步進電動機驅動。這樣就形成了吸收球停堆裝置與控制棒裝置的驅動原理類似，均需要電力驅動的設計結果。如果發生反應堆斷電事故，控制棒裝置再出現卡棒等機械故障，則無法實現控制棒裝置或吸收球停堆裝置的停堆功能，嚴重危及反應堆的安全。吸收球停堆裝置採用氣動原理，則不依賴於電力驅動，在事故工況下，能夠可靠地完成反應堆停堆操作。
發明內容
本發明的目的是提供一種可重複使用、不需電力驅動、運行穩定可靠的應用於高溫氣冷反應堆的氣動吸收球停堆裝置。
本發明的目的是通過如下技術方案實現的一種用於高溫氣冷反應堆的氣動吸收球停堆裝置，該裝置含有反射層吸收球通道、貯球罐、設置在貯球罐下部的閥頭、與閥頭相連的閥杆以及設置在貯球罐和反射層吸收球通道之間的帶有進氣口的輸球管，所述的反射層吸收球通道、貯球罐、閥頭和輸球管設置在反應堆壓力殼內部，其特徵在於該裝置還包括與閥杆相連的彈簧箱、高壓氣罐和低壓氣罐，所述的高壓氣罐通過管路和平衡截止閥與彈簧箱相連，並在平衡截止閥與彈簧箱之間的旁路上設有落球截止閥；所述的低壓氣罐通過提球截止閥和出氣管與貯球罐相連。
為了閥杆的傳動方向，在所述的閥頭與彈簧箱之間的閥杆上設置換向支撐杆。
本發明與現有的電力驅動吸收球停堆裝置相比，具有以下優點及突出性效果(1)本發明提供了一種不需電力驅動的氣動吸收球停堆裝置，從驅動原理上獨立於需要電力驅動的控制棒裝置，避免同時失效，可以為事故工況下的反應堆安全停堆提供更可靠的手段。(2)高壓氣罐、低壓氣罐、平衡截止閥、落球截止閥、提球截止閥等均位於反應堆壓力殼的外部，便於現場維護檢修。(3)當反應堆的控制棒裝置失效時，落球傳動機構能將含碳化硼的中子吸收球落入堆芯側反射層相應的通道內，實現緊急停堆，其吸收球是投入側反射層通道內而非堆芯；當反應堆再次臨界之前，利用氣動輸送提球機構將吸收球輸送回到位於堆頂的貯球罐內，從而實現順利開堆；使得該裝置具有可重複使用、運動部件少、整機運行穩定可靠、輸球效率高等特點。
圖1為本發明提供的用於高溫氣冷反應堆的吸收球停堆裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖1對本發明的原理、結構作進一步的詳細說明。
本發明所提供的是應用於高溫氣冷反應堆的氣動吸收球停堆裝置(如圖1所示)。該裝置主要包括反射層吸收球通道3、貯球罐5、設置在貯球罐下部的閥頭4、與閥頭相連的閥杆6、彈簧箱8、高壓氣罐9、低壓氣罐10以及設置在貯球罐和反射層吸收球通道之間的帶有進氣口1的輸球管13；所述的反射層吸收球通道、貯球罐、閥頭和輸球管設置在反應堆壓力殼2內部；所述的高壓氣罐9通過管路和平衡截止閥12與彈簧箱相連，並在平衡截止閥與彈簧箱之間的旁路上設有落球截止閥11；所述的低壓氣罐通過提球截止閥15和出氣管14與貯球罐5相連。
本發明還在所述的閥頭4與彈簧箱8之間的閥杆6上設置換向支撐杆7，這樣可以使傳動機構更加靈活。
在反應堆正常運行時，落球截止閥11關閉，平衡截止閥12打開，由於高壓氣罐9內的氣體壓力Pd高於反應堆壓力殼2內的氣體壓力Po，彈簧箱8伸長，通過換向支撐杆7的轉向，閥杆6將閥頭4提起，使貯球罐5下部的埠關閉，吸收球保持在貯球罐5內部。
落球過程為關閉平衡截止閥12，然後打開落球截止閥11，彈簧箱8內部的高壓氣體經過落球截止閥11及相應管路進入反應堆壓力殼2，彈簧箱8因內部氣壓降低而回縮，經過換向支撐杆7的槓桿作用，閥杆6向下移動，閥頭4下降，使貯球罐5下部的埠打開，貯存在貯球罐5中的數十萬個小直徑的吸收球依靠重力下落到反射層吸收球通道3之中，實現安全停堆。
提球過程為落球截止閥11關閉、平衡截止閥12打開，高壓氣罐9內的高壓氣體充入彈簧箱8，彈簧箱8因內部氣壓升高而伸長，經過換向支撐杆7和閥杆6的槓桿作用，閥頭4上提，把貯球罐5的下部埠關閉。提球截止閥15打開，反應堆壓力殼2內部的高壓氣體經過進氣口1，夾帶著小直徑的吸收球以一定的速度沿輸球管13向上流動，進入貯球罐5，經過分離，吸收球落入貯球罐，氣體沿出氣管14流動，經提球截止閥15流入低壓氣罐10內。
根據高溫氣冷堆功率的不同，該裝置可以布置一套或多套。
權利要求
1.一種用於高溫氣冷反應堆的氣動吸收球停堆裝置，該裝置含有反射層吸收球通道(3)、貯球罐(5)、設置在貯球罐下部的閥頭(4)、與閥頭(4)相連的閥杆(6)以及設置在貯球罐和反射層吸收球通道之間的帶有進氣口(1)的輸球管(13)，所述的反射層吸收球通道(3)、貯球罐(5)、閥頭(4)和輸球管(13)設置在反應堆壓力殼(2)內部，其特徵在於該裝置還包括與閥杆相連的彈簧箱(8)、高壓氣罐(9)和低壓氣罐(10)，所述的高壓氣罐(9)通過管路和平衡截止閥(12)與彈簧箱相連，並在平衡截止閥與彈簧箱之間的旁路上設有落球截止閥(11)；所述的低壓氣罐(10)通過提球截止閥(15)和出氣管(14)與貯球罐(5)相連。
2.按照權利要求
1所述的反應堆的氣動吸收球停堆裝置，其特徵在於在所述的閥頭(4)與彈簧箱(8)之間的閥杆上設置換向支撐杆(7)。
專利摘要
用於高溫氣冷反應堆的氣動吸收球停堆裝置，屬於核反應堆工程與安全技術領域：
。該裝置主要包括反射層吸收球通道、貯球罐、閥頭、與閥頭相連的閥杆、彈簧箱、高壓氣罐、低壓氣罐以及設置在貯球罐和反射層吸收球通道之間的帶有進氣口的輸球管。高壓氣罐通過管路和平衡截止閥與彈簧箱相連，並在平衡截止閥與彈簧箱之間設有落球截止閥；低壓氣罐通過提球截止閥和出氣管與貯球罐相連。氣動吸收球停堆裝置是一種新的落球與提球裝置，具有不需要電力驅動、可重複使用、運行穩定可靠、輸球效率高等特點。本發明還可推廣應用於形狀規則的物料顆粒氣動輸送裝置上。
文檔編號G21C9/02GKCN1585035SQ200410009169
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月3日
發明者周惠忠, 黃志勇, 刁興中 申請人:清華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan