[发明专利]压水堆内置蒸汽稳压器隔热板及其构成的一体化压水堆

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔热板，具体涉及的是压水堆内置蒸汽稳压器隔热板及其构成的一体化压水堆。

背景技术

传统外置电加热式蒸汽稳压器是一个高压容器，由汽液两相空间组成，其中上半部分为饱和蒸汽空间，下半部分是饱和水空间。在稳压器的汽空间设有喷雾器接管、卸压阀接管及安全阀接管；水空间内设有电加热器，底部通过波动管与反应堆冷却剂系统的热段管道连接。

由于蒸汽稳压器是通过波动管与反应堆冷却剂系统连通，不可避免的存在发生潜在的因波动管破裂发生冷却剂失水事故（LOCA）的风险。设计人员为了提高反应堆的固有安全特性，从设计上消除波动管破裂导致的LOCA事故，因而需要将蒸汽稳压器内置于反应堆压力容器中。

但由于反应堆冷却剂过冷水与内置稳压器中饱和水同处反应堆压力容器中，而且过冷水与饱和水一般存在约25℃的温差，因而必须设计一种新型隔热板实现过冷水与饱和水的隔离。

且反应堆压力容器常常处于345℃左右的高温、15.5MPa的高压、高辐射的硼水环境中，其工作条件恶劣，因而需要一种内置蒸汽稳压器隔热板结构方案，其不仅仅要达到隔热的效果，而且还需要能够适应恶劣的工作条件，用于解决此类技术难题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中外置电加热式蒸汽稳压器与反应堆冷却剂系统通过波动管连接时存在潜在因波动管破裂导致冷却剂失水事故风险发生的问题，提供一种满足高温高压环境、隔热性能良好且实现反应堆在各种瞬态工况下过冷水与饱和水的双向快速波动的压水堆内置蒸汽稳压器隔热板；本发明还提供了该压水堆内置蒸汽稳压器隔热板构成的一体化压水堆。

为解决上述缺点，本发明的技术方案如下：

压水堆内置蒸汽稳压器隔热板，包括由构成空气夹层的双层奥氏体不锈钢板组成的隔热板本体，以及设置在隔热板本体上方与其一体成型且组合构成倒帽形复合结构的连接体；所述隔热板本体上则设置有圆筒形波动孔。

本发明通过将压水堆内置蒸汽稳压器隔热板上的连接体焊接在反应堆压力容器内，通过隔热板本体即可有效实现稳压器中饱和水与反应堆冷却剂过冷水的隔离，达到隔离的效果。

通过双层奥氏体不锈钢板组成空气夹层可有效达到隔热的效果，由于空气夹层内的空气处于封闭状态中，该空气几乎无流动，有效降低饱和水及过冷水之间的对流传热，在该状态下空气的导热系数仅为0.023                                               ，是高温辐照环境下极其理想的高效隔热材料；同时奥氏体不锈钢的导热系数基本在10~30范围内，是导热性最差的金属之一；因而带空气夹层的双层奥氏体不锈钢板复合结构可有效降低饱和水及过冷水之间的热传导。

本发明通过不易活化的空气及奥氏体不锈钢材料组合有效解决耐高温、耐辐照、耐腐蚀的难题。

并且，通过隔热板本体上设置的圆筒形波动孔，可使反应堆在各种瞬态工况下饱和水及过冷水双向快速波动；同时，通过倒帽形复合结构可以自适应反应堆压力容器顶盖封头在运行工况下径向膨胀导致隔热板的径向拉伸，有效降低热应力，进而提高使用寿命，效果十分显著。

作为一种优选，所述圆筒形波动孔位于隔热板本体的中央部位。

进一步，所述隔热板本体上设置有将空气夹层分隔成多个空腔的径向加劲板及环向加劲板。

通过径向加劲板及环向加劲板将空气夹层分隔成多个空腔，更加有效地防止空气的流动，进一步加强隔热的效果；同时，该径向加劲板及环向加劲板还使隔热板本体能够承受反应堆内高达21MPa的高压环境。

更进一步，所述空腔内水平叠放有波纹状镜面不锈钢箔片构成的金属反射层。该空腔内的金属反射层可有效降低热辐射效应，因而，通过减弱该辐射的传热方式，并结合上述减弱的传导和对流的传热方式，得到了极好地减弱传热的效果，进而使隔热板本体具有良好隔热性能，实现了一体化压水堆内稳压器中饱和水与反应堆冷却剂过冷水的隔离，有利于稳压器汽空间的建立，并降低稳压器运行能耗。

作为一种优选地设置方式，所述空气夹层由八个径向加劲板及四个环向加劲板分隔成33个空腔。

本发明还公开了利用上述压水堆内置蒸汽稳压器隔热板将蒸汽稳压器内置在压水堆内的一体化压水堆，其具体结构如下：

包括具有顶盖封头的反应堆压力容器，位于反应堆压力容器内的反应堆冷却剂过冷水，位于反应堆冷却剂过冷水上方的内置稳压器饱和水，以及焊接在顶盖封头内用于分隔反应堆冷却剂过冷水和内置稳压器饱和水的上述压水堆内置蒸汽稳压器。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：