[发明专利]低功率气体冷却核反应堆的混凝土压力壳

说明书

本发明涉及一种用于装有球形燃料堆芯的低功率气体冷却核反应堆的混凝土反应堆压力壳。这种压力壳由一筒形外壳、底板和一必要时可拆卸的盖板构成。为了散掉反应堆内部的热量，在其内壁上装有冷却水管。

德国专利P3534422.9介绍了这种反应堆压力壳。安装在地下的压力壳是由钢筋混凝土制成。并且在内表面上装有冷却系统，把燃料堆芯中产生的热量从压力壳中散掉。核反应堆第一回路中的气体压力应当超过冷却系统中介质（水）的压力。

在德国专利P3518968.1中同样介绍了一种用于具有球形燃料低功率核反应堆的压力壳。蛇是由钢和筋混凝土制成并装在地下。这种反应堆压力壳没有可拆卸的盖板。但是在壳盖范围内，用一可封闭起来的中心孔来替代它。正如上面提到的专利所述，反应堆核心部分所产生的热量被冷却气体从上到下地经过燃料堆芯传到压力壳内表面的冷却系统上。冷却系统用气体密封罩与第一回路分开。

这二个专利所介绍的核反应堆，其特征在于紧密的结构以及在相当大的程度上省掉了那些传动设备，诸如装料装置、气体净化装置，调节系统以及防护系统。它特别适合于以供热为目的热能的生产。装在地下，显然成本较高。

此外美国专利US3，395，075除说明具有棒形燃料堆芯的核反应堆外，还指示其可用冷却气体运行。核反应堆安放在一个预应力混凝土压力壳中，为了密封而在其内壁装有一个金属套。紧贴金属套的混凝土中敷入一些冷却管。反应堆冷却介质由下向上穿过反应堆活化区，在上部进入位于反应堆活化区-防护外壳和金属套之间环行室内的管道中。被加热的冷却介质沿这些管道从核反应堆出来进入一个消耗器。在上述管道和金属套之间有一个热屏障，它的任务是保护混凝土壳免受反应堆活化区的干扰，以使其保持在一个允许的温度内。

从所述的现有技术来看，本发明要解决的任务是：为低功率气体冷却核反应堆制造一个混凝土压力壳。在制造成本适当的情况下，确定冷却气体的安全用量，并且同时经济地输出反应堆堆芯中产生的热量。

在发明核反应堆压力壳的特征如下：

a）在混凝土外壳中，沿着轴向和径向以已知的方式均布加固部件或预应力钢筋以承受压力壳内部压力和其他负荷而引起的拉伸力。

b）在反应堆压力壳内壁上以已知的方式衬垫金属套，在其与混凝土接触一侧装有冷却管。

c）金属套与冷却管一并构成由冷却气体传热的核反应堆热交换器。

d）金属套用混凝土外壳上的冷却管固定。

e）热交换器次级侧至少有两外独立的系统。冷却管经径向安装在混凝土中的输入和输出管道与核反应堆压力壳外面的进流和回流收集器相连接。

f）相邻的冷却管以及输入和输出管道属于不同系统，并且流向相反。

根据本发明，核反应堆压力壳也具有钢筋混凝土或预应力混凝土结构和承载与密封功能。混凝土和加固部件或夹紧部件承受着整个压力壳内部的作用力。金属套作为密封外壳，被混凝土中的冷却管固定。必要时可使用附加螺栓。安放核反应堆的腔体可用一可拆卸的盖板密封，这样盖板打开后核反应堆的许多部件就可以拆卸，例如更换燃料。

输入管道和输出管道把冷却管和集流器连接起来，并且沿着径向穿过混凝土安装。这样就能在故障情况下，与沿着径向安装的加固部件或夹紧部件一起很快将热量传输出去。热交换器的这种特殊形式可同时在高温负荷下对压力壳混凝土进行保护。相邻的冷却管属于不同的系统，并且流向相反，这样钢套的温度是均匀的。

通过后面提到的权利要求和下面的图示结构说明可以了解本发明的一些有利的改进措施。

图例分别说明如下：

图1，采用本发明的反应堆压力壳之反应堆设备纵断面。

图2，图1中核反应堆压力壳Ⅱ-Ⅰ剖面。

图3，图1中核反应堆压力壳Ⅲ-Ⅱ剖面。

图4，按放大了的比例标出的热交换器的局部视图。

图5，针对图4所示局部视图的另一种可供选择的结构图。

图6，针对图4所示局部视图的另一种可供选择的结构图。

图1标明了用钢筋混凝土制成的反应堆压力壳1，它包括一个腔体2并且在径向和轴向均装有加固部件，这些部件承受着压力壳内压力引起的拉伸力。压力壳1由园柱形外壳3、底板4和盖板5构成。这样腔体2就可以打开。夹紧部件6可从外面进行调整。在压力壳的整个内表面上装有金属套7，它起着密封的作用。