[发明专利]一种小型液态金属反应堆箱式堆顶盖

说明书

本发明提供了一种小型液态金属反应堆箱式堆顶盖，涉及核反应堆顶盖结构设计领域，通过设置内顶盖和主顶盖；内顶盖上设有主泵接口部和控制棒驱动机构接口部；主顶盖上设有用于引出换热器管束的换热器接口；主顶盖的下部设有用于安装换热器的腔体结构；内顶盖定位安装在主顶盖上。本发明通过在主顶盖的箱体内集成换热器；运行期间，液态重金属冷却剂会流过箱体，起到堆顶屏蔽的作用，以减少堆顶盖屏蔽材料用量，减轻堆顶盖质量。本发明通过在箱体不同位置的板壳分别采用具备中子屏蔽或伽马屏蔽功能的结构材料，以优化堆顶屏蔽效果，减少屏蔽用量。

技术领域

本发明涉及核反应堆顶盖结构设计领域，具体涉及一种小型液态金属反应堆箱式堆顶盖。

背景技术

核反应堆堆本体是反应堆系统中重要的组成，其设计尺寸直接影响整堆设计尺寸。液态金属池式堆，主设备大多集中在堆顶盖上，堆顶盖的尺寸直接影响反应堆的整体尺寸。反应堆堆顶盖的主要功能包括：支承换热器、驱动泵、控制棒驱动机构耐压壳等反应堆功能设备，为堆顶的设备供中子屏蔽以及生物屏蔽，因而堆顶盖的尺寸、质量受到主设备及其连接方式、堆顶盖屏蔽及材料的影响。

目前常见的反应堆堆顶盖都为单层成型壳体，例如AP1000压水堆堆顶盖设备为单层球盖。池式反应堆堆顶盖常用单层平盖或成型壳体，例如，法国超凤凰堆采用了箱体堆顶盖结构，并在箱体内填充混凝土，反而加重了反应堆顶盖质量；俄罗斯SVBR-70反应堆的采用了箱体平盖设计，箱体内填充轻量化屏蔽材料，但是换热器垂直贯穿堆顶盖安装，无法为顶盖提供屏蔽功能；中国实验快堆的堆顶盖采用了不锈钢材质的单层球形封头，需分别在堆内设置中子屏蔽，堆外设置混凝土生物屏蔽。

本发明充分利用液态重金属冷却剂的生物屏蔽特性，将换热器集成在堆顶盖内；液态重金属的冷却剂兼顾传热及屏蔽作用；同时，对箱体的不同位置部件采用对应的屏蔽结构功能复合材料，以达到优化屏蔽，堆顶盖轻量化目的。

发明内容

本发明的目的是一种小型液态金属反应堆箱式堆顶盖，旨在解决现阶段小型液态金属反应堆堆顶盖的重量较重和屏蔽效果较差的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种小型液态金属反应堆箱式堆顶盖，包括内顶盖和主顶盖；所述内顶盖上设有主泵接口部和控制棒驱动机构接口部；所述主顶盖上设有用于引出换热器管束的换热器接口；所述主顶盖的下部设有用于安装换热器的腔体结构；所述内顶盖定位安装在所述主顶盖上。

可选地，所述内顶盖通过安装板盖设在所述主顶盖的圆筒体顶端开口上。

可选地，所述主泵接口部为接管法兰；所述控制棒驱动机构接口部为压力管道。

可选地，所述主顶盖包括圆筒体、支承环板、换热器接口、支承耳部和凹槽部；所述支承环板固定套设在所述圆筒体上；所述换热器接口设在所述支承环板上；所述凹槽部设在所述支承环板下。

可选地，所述圆筒体设在所述主顶盖的中心位置处；所述圆筒体内径尺寸大于堆芯尺寸。

可选地，所述支承环板与圆筒体同轴定位设置；所述支承环板周向围设在所述圆筒体中部位置。

可选地，所述支承环板上设置有多个用于引出换热器管束的换热器接口。

可选地，所述凹槽部分别与支承环板的圆环面和圆筒体的底面固定连接来形成环状空腔结构；所述环状空腔结构内装入所述换热器。

可选地，所述凹槽部的外圆柱壳体设置有换热器出口孔；所述圆筒体下部设置换热器入口孔；所述换热器入口孔与所述换热器出口孔一一对应设置。

可选地，所述圆筒体和支承环板为具备伽马屏蔽功能的结构材料制成；所述凹槽部为具备中子屏蔽功能的结构材料制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：