[发明专利]一种具有导流构件的强化沸腾换热流道外壳体

说明书

技术领域

本发明涉及强化换热技术领域，具体涉及一种具有导流构件的强化沸腾换热流道外壳体，用于在严重核事故下的大型核电反应堆压力容器下部球形封头外壁面的沸腾换热强化以提高核电反应堆的安全性。

背景技术

大型核电反应堆发生严重事故时可能导致堆芯熔化，将熔融物冷却和持留在反应堆压力容器内是缓解事故的关键措施。通过向反应堆腔室充水，使反应堆压力容器底部半球形封头淹没，在反应堆压力容器外部进行池内沸腾冷却，是缓解严重事故的一项重要措施。利用反应堆压力容器外侧水的沸腾换热和非能动自然循环流动，将半球形封头内熔融物的衰变热带走，从而保持反应堆压力容器的完整性，可避免和延缓后续后果更为严重的事故进程的发生以及核泄漏造成的大量放射性物质向环境的释放。目前大型核电反应堆的反应堆压力容器外设置外壳体（或称为保温层），反应堆压力容器外侧与外壳体内侧形成间隙流道，在严重核事故下反应堆压力容器外的间隙流道结构可以明显强化非能动沸腾换热，从而可以明显提高其安全性。随着大型核电反应堆功率越来越大以及对安全性的要求越来越高，迫切需要进一步提高反应堆压力容器外流道的强化非能动沸腾换热性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可显著强化沸腾换热和提高沸腾换热临界热流密度的具有导流构件的强化沸腾换热流道外壳体。

本发明采用的技术方案为：

该外壳体由安装在反应堆压力容器外侧的流道外壳体组件，和安装在流道外壳体组件底部并将流道外壳体组件内外导通的导流组件组成；所述导流组件包括密集布置的多个内外导通的导流管件。

所述流道外壳体组件由相互连接为一体的流道外壳筒形壳体组件和流道外壳封头组件组成，流道外壳体组件的内壁与反应堆压力容器的外壁形成用来强化沸腾换热和提高沸腾换热临界热流的间隙流道；所述流道外壳封头组件由流道外壳封头壳体、流道外壳封头壳体上端的流道外壳封头连接加强件组成；导流组件设置在流道外壳封头壳体上。

所述导流管件为内外导通的单一导流管和复合导流管中的一种或者两种的组合，导流管件上至少设置有一个导流管进水口和一个导流管出水口；所述单一导流管为具有单一导流管进水口和单一导流管出水口的连通管件；所述复合导流管为具有导流主管、导流分流管和导流支管且具有多个导流支管出水口的连通管件。

所述导流管件的导流管出水口为斜切口；所述导流管件上设置扰流元件。

所述流道外壳封头组件由多个流道外壳封头瓣形单元组装连接而成。

所述流道外壳封头组件的底部中心设置流道外壳封头进口流道，多个阵列布置的导流管件均匀分布在流道外壳封头进口流道周围。

本发明的有益效果为：

反应堆压力容器外的流道外壳体设置导流构件，将流道外的冷却液相在内外压差的作用下导入反应堆压力容器外的汽液两相流中和反应堆压力容器外壁处并产生射流效果，流道中的导流组件以及导流所产生的射流破坏了汽液两相流边界层，对沸腾换热面附近的流体形成强扰流，并在反应堆压力容器外近壁处产生多纵向涡，多纵向涡有利于汽液混合以及液相容易到达沸腾换热表面和汽相容易脱离沸腾换热表面，可以显著强化反应堆压力容器外表面的沸腾换热过程和提高临界热流密度，从而可以显著提高反应堆压力容器的安全性。

附图说明

图1是本发明的第一实施例提供的一种具有导流构件的强化沸腾换热流道外壳体的三维剖视结构示意图。

图2是本发明的第一实施例提供的一种具有导流构件的强化沸腾换热流道外壳体的原理结构示意图。

图3是本发明的第一实施例提供的流道外壳封头组件和导流组件的三维结构示意图。

图4是本发明的第一实施例提供的流道外壳封头组件和导流组件的三维剖视结构示意图。

图5是本发明的第二实施例提供的流道外壳封头组件和导流组件的三维剖视结构示意图。

图6是本发明的第三实施例提供的流道外壳封头组件和导流组件的三维剖视结构示意图。

图7是本发明的第三实施例提供的流道外壳封头组件和导流组件的三维剖视结构示意图。

图8是本发明的第三实施例提供的流道外壳封头组件和导流组件的三维剖视结构示意图。

图9是本发明的第三实施例提供的流道外壳封头组件和导流组件的三维剖视结构示意图。

图10是本发明的第四实施例提供的流道外壳封头组件和导流组件的三维剖视结构示意图。

图11是本发明的第四实施例提供的流道外壳封头组件和导流组件的三维剖视结构示意图。