[发明专利]一种控制颗粒下落开关状态的装置

说明书

技术领域

本发明涉及核反应堆工程与安全技术领域，特别涉及一种控制颗粒下落开关状态的装置。

背景技术

目前，球床高温气冷堆具有两套反应性控制与停堆系统，即控制棒系统和吸收球停堆系统，用于确保反应堆的运行安全和停堆。吸收球停堆系统具有落球停堆及气力输送回球备用的功能。

吸收球停堆系统的落球停堆功能可以通过向堆芯反射层落球孔道中落入适量含有能吸收中子的材料（如碳化硼）的吸收球而实现。当反应堆需要开堆时，反射层孔道中的吸收球（直径通常5-10mm）需要被泄出送回以备再次使用。吸收球停堆系统的回球可以通过管道气力输送返回到位于堆芯上方的吸收球贮存容器（贮球罐）中用于再次使用而实现。贮存容器的工作环境温度约为250℃。

在先前已建成的球床式10MW高温气冷实验堆中，吸收球下落流量的开关控制使用的是贮球罐底部下料口从上部封堵的结构（参见：黄志勇，刁兴中，周慧忠.10MW高温气冷实验堆吸收球停堆系统设备热态试验.核科学与工程，2004，24（3）：230-234.及参见：Zhou H Z,Huang Z Y,Diao X Z.Design and verification test of the small absorber ball system of the HTR-10.Nuclear Engineering and Design,2002,218:155-162.）。为防止在贮球罐底部下料口关闭时吸收球被压碎污染堆芯侧反射层，从吸收球开始下落起的整个吸收球下落过程将一直持续到吸收球全部下落完毕而不能中断。由于不能满足在吸收球下落过程中允许中断吸收球下落的需要，因此给反应堆的调试和运行带来较大不便。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是在球床高温堆吸收球下落过程中，如何实现控制吸收球中断下落时防止压碎吸收球。

（二）技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了一种控制颗粒下落开关状态的装置，所述装置利用颗粒堆积休止角原理，使得在颗粒下落过程中关闭阀头时可有效防止压碎颗粒。

本发明的控制颗粒下落开关状态的装置包括贮存容器，还包括贮存容器连接段、下料孔板、传动杆、传动杆保护套管、导向托盘、阀头；所述贮存容器连接段与贮存容器底部连接，所述下料孔板固定连接于贮存容器连接段底部出口，所述下料孔板设有下料孔；所述下料孔板中心轴线设置传动杆保护套管；所述传动杆设置于传动杆保护套管内；所述导向托盘设置于传动杆保护套管下端；所述阀头连接在传动杆末端；所述下料孔板、传动杆保护套管、导向托盘及阀头为同轴设置。

进一步地，所述控制颗粒下落开关状态的装置还包括底座料斗、挡块、锁紧螺母、迷宫密封结构、固定环、阀头密封片；所述底座料斗连接于贮存容器连接段底部端面；所述底座料斗内表面设有挡块；所述阀头通过锁紧螺母连接在传动杆末端；所述阀头密封片由固定环固定于贮存容器连接段底部；所述阀头与下料孔板下部外壁及传动杆保护套管内壁均设置迷宫密封结构。

其中，所述贮存容器横截面形状可为圆形、矩形、正方形等，但不限于前述形状，所述贮存容器连接段与贮存容器底部相连接。

其中，所述贮存容器连接段内边界颗粒流动面为锥面。

其中，所述下料孔板连接固定于贮存容器连接段底部出口，设置下料孔用于颗粒流动下落，下料孔板中心轴线设置传动杆保护套管用于保护传动杆及运动导向。

优选地，所述下料孔板的下料孔可设置为扇形孔，也可设置为长圆孔或圆孔。设置下料孔的最小尺寸不小于颗粒直径的5倍，以便颗粒顺畅流动而不堵塞。设置相邻下料孔之间的金属壁厚度不大于颗粒直径的3倍，以便于颗粒均匀流动。

其中，所述传动杆保护套管顶端固定于贮存容器内，所述导向托盘为静止件，传动杆上下运动带动阀头在底座料斗内上下运动。所述导向托盘设置在传动杆保护套管下端，用于颗粒流动导向以及承载颗粒产生的重力方向的载荷。

其中，所述底座料斗与贮存容器连接段通过螺栓连接，其内表面设置挡块用于限制阀头下极限位，以防止颗粒流动空间因超设计基准事故工况而发生堵塞。

其中，为扩展该结构的适用性，设置迷宫密封结构、固定环、阀头密封片，以利于限制颗粒贮存容器与底座料斗之间的气体泄漏量。