一种过滤收集器

摘要

本发明提供一种过滤收集器，其包括入口变径法兰、入口配对法兰、外套筒、内套筒、多个过滤元件、出口配对法兰和出口变径法兰；所述入口配对法兰的第一端面与入口变径法兰连接，第二端面与外套筒的第一端面连接；所述出口配对法兰的第一端面与外套筒的第二端面连接，第二端面与出口变径法兰连接；所述过滤元件和内套筒均位于外套筒的内部，所述内套筒与过滤元件靠近出口配对法兰的一端相接触；所述过滤元件靠近入口配对法兰一端的过滤孔径大于靠近出口配对法兰一端的过滤孔径。本发明提供的过滤收集器能够在高温高压下对一回路氦气中的放射性石墨粉尘按照粒径大小进行逐级过滤收集，不会发生氦气外漏或者通过外套筒内壁与过滤元件的间隙泄漏。

权利要求

1.一种过滤收集器，其特征在于，该过滤收集器包括入口变径法兰(1)、入口配对法兰(3)、外套筒(4)、内套筒(10)、多个过滤元件(11)、出口配对法兰(5)和出口变径法兰(7)；

所述入口配对法兰(3)的第一端面与入口变径法兰(1)连接，第二端面与外套筒(4)的第一端面连接；

所述出口配对法兰(5)的第一端面与外套筒(4)的第二端面连接，第二端面与出口变径法兰(7)连接；

所述过滤元件(11)和内套筒(10)均位于外套筒(4)的内部，且所述内套筒(10)与过滤元件(11)靠近出口配对法兰(5)的一端相接触；所述过滤元件(11)靠近入口配对法兰(3)一端的过滤孔径大于靠近出口配对法兰(5)一端的过滤孔径；

所述过滤元件(11)包括不锈钢圆环(13)、过滤圆片(14)及密封圈(15)；所述密封圈(15)位于不锈钢圆环(13)与外套筒(4)之间；所述过滤圆片(14)位于不锈钢圆环(13)内，且与不锈钢圆环(13)相焊接,所述过滤圆片由不锈钢粉末烧结而成。

2.根据权利要求1所述的过滤收集器，其特征在于，所述过滤收集器还包括压环螺母(12)，其位于外套筒(4)内，与外套筒(4)可拆卸连接，且与过滤元件(11)靠近入口配对法兰(3)的一端相接触。

3.根据权利要求2所述的过滤收集器，其特征在于，所述压环螺母(12)与外套筒(4)之间采用螺纹连接，且压环螺母(12)上设有能够配合专用扳手的凹槽。

4.根据权利要求1所述的过滤收集器，其特征在于，所述入口配对法兰(3)的第一端面与入口变径法兰(1)通过第一密封件(2)连接，所述入口配对法兰(3)的第二端面与外套筒(4)的第一端面相焊接。

5.根据权利要求1所述的过滤收集器，其特征在于，所述出口配对法兰(5)的第一端面与外套筒(4)的第二端面相焊接，所述出口配对法兰(5)的第二端面与出口变径法兰(7)通过第二密封件(6)连接。

6.根据权利要求1所述的过滤收集器，其特征在于，所述入口变径法兰(1)、入口配对法兰(3)、外套筒(4)、出口配对法兰(5)和出口变径法兰(7)位于同一轴线上。

7.根据权利要求2所述的过滤收集器，其特征在于，所述外套筒(4)靠近出口处设有台阶，内套筒(10)和台阶之间通过垫片(9)和弹性件压紧；所述垫片(9)位于内套筒(10)和弹性件之间。

8.根据权利要求7所述的过滤收集器，所述弹性件为碟形弹簧(8)。

说明书

一种过滤收集器

技术领域

[0001] 本发明涉及反应堆工程技术领域，尤其涉及一种用于收集高温气冷堆一回路氦气中放射性石墨粉尘的过滤收集器。

背景技术

[0002] 高温气冷实验堆HTR-10是世界上目前唯一正在运行的球床式高温气冷堆，其从燃料、堆芯、一回路的结构与材料设计和一回路氦气循环、燃料装卸方式及通过堆芯的方
式，都与球床模块式高温气冷堆核电站项目HTR-PM（High Temperature Modular Pebble
Bed Reactor Project)具有极大的相似性。研究高温气冷堆裂变产物堆内释放行为及一回
路中的传输行为，获得裂变产物行为的规律，从而得到高温气冷堆辐射安全性的直接验证，既是高温气冷堆固有安全性论证的一个重要方面，也是高温气冷堆安全分析的基础。

[0003] HTR-10和HTR-PM示范工程都采用颗粒球形燃料元件，成千上万个直径约为900um的燃料颗粒弥散在石墨基体之中形成直径为6cm的球形燃料元件，其中燃料颗粒采
用TRISO包覆颗粒的形式，即在直径约为500um的UO2燃料核芯外再依次包覆疏松热解碳
层、内致密热解碳层、碳化硅层和外致密热解碳层。在正常运行工况下高温气冷堆一回路中放射性物质主要来自燃料元件释放的放射性裂变产物，而燃料元件释放的裂变产物又主要
来自破损燃料颗粒和基体石墨的铀污染。在高温气冷堆正常运行过程中，燃料元件在堆芯
中多次通过，燃料元件相互摩擦以及与装卸料系统管壁等摩擦，会造成石墨从燃料元件磨
蚀下来进入一回路氦气系统，形成石墨粉尘。一回路系统中可沉积的裂变产物有一部分会
沉积吸附到石墨粉尘上，而石墨粉尘随着氦气循环的过程中也会逐渐沉积在一回路管道表
面。当一回路氦气流突然发生较大变化时（比如产生一回路失冷失压事故时），石墨粉尘比沉积在一回路金属表面的裂变产物更容易再悬浮起来，使得一回路氦气中的放射性物质浓
度急剧增加，如果此时一回路氦气大量流向环境，则将造成放射性释放量的大量增加，成为事故的重要源项。

[0004] 目前，对于石墨粉尘和裂变产物的吸附关系并不清楚，而HTR-10中石墨粉尘的成分、浓度、粒径分布以及粉尘载带的固体裂变产物的放射性比活度（Cs-134、Cs-137、
Ag-110m和I-131）都需要进行实验测量。HTR-10氦净化系统中的尘埃过滤器，其过滤元件
为管状结构，只有特定的过滤孔径，无法方便的进行安装、拆卸和测量，也不能对一回路中放射性石墨粉尘按照粒径大小进行分级过滤收集。

发明内容

[0005] （一）要解决的技术问题

[0006] 本发明的目的在于提供一种过滤收集器，以克服现有技术中不能对一回路氦气中的放射性石墨粉尘按照粒径大小进行逐级过滤收集的问题。

[0007] （二）技术方案

[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种过滤收集器，该过滤收集器包括入口变径法兰、入口配对法兰、外套筒、内套筒、过滤元件、出口配对法兰和出口变径法兰；

[0009] 所述入口配对法兰的第一端面与入口变径法兰连接，第二端面与外套筒的第一端面连接；

[0010] 所述出口配对法兰的第一端面与外套筒的第二端面连接，第二端面与出口变径法兰连接；

[0011] 所述过滤元件和内套筒均位于外套筒的内部，且所述内套筒与过滤元件靠近出口配对法兰的一端相接触；所述过滤元件靠近入口配对法兰一端的过滤孔径大于靠近出口配
对法兰一端的过滤孔径。

[0012] 其中，所述过滤收集器还包括压环螺母，其位于外套筒内，与外套筒可拆卸连接，且与过滤元件靠近入口配对法兰的一端相接触。

[0013] 进一步，所述压环螺母与外套筒之间采用螺纹连接，且压环螺母上设有能够配合专用扳手的凹槽。

[0014] 其中，所述入口配对法兰的第一端面与入口变径法兰通过第一密封件连接，所述入口配对法兰的第二端面与外套筒的第一端面相焊接。

[0015] 其中，所述出口配对法兰的第一端面与外套筒的第二端面相焊接，所述出口配对法兰的第二端面与出口变径法兰通过第二密封件连接。

[0016] 进一步，所述入口变径法兰、入口配对法兰、外套筒、出口配对法兰和出口变径法兰位于同一轴线上。

[0017] 其中，所述过滤元件包括不锈钢圆环、过滤圆片及密封圈；所述密封圈位于不锈钢圆环与外套筒之间；所述过滤圆片位于不锈钢圆环内，且与不锈钢圆环相焊接。

[0018] 其中，所述外套筒靠近出口处设有台阶，内套筒和台阶之间通过垫片和弹性件压紧；所述垫片位于内套筒和弹性件之间。

[0019] 进一步，所述弹性件为碟形弹簧。

[0020] （三）有益效果

[0021] 本发明提供的过滤收集器能够在高温高压下对一回路氦气中的放射性石墨粉尘进行有效的过滤收集；按照过滤孔径从大到小排列过滤元件，可实现对氦气中放射性石墨
粉尘按照粒径大小进行有效的逐级过滤，不会发生氦气外漏或者通过外套筒内壁与过滤元
件的间隙泄漏；使用碟形弹簧，可以消除压环螺母、过滤元件、内套筒和垫片间热胀冷缩的影响；压环螺母上设有凹槽，可以配合相应的专用扳手，便于安装和拆卸。

附图说明

[0022] 图1是本发明提供的过滤收集器的主视图；

[0023] 图2是图1所示的过滤收集器的一个过滤元件的主视图；

[0024] 图中，1：入口变径法兰；2：第一密封件；3：入口配对法兰；4：外套筒；5：出口配对法兰；6：第二密封件；7：出口变径法兰；8：碟形弹簧；9：垫片；10：内套筒；11：过滤元件；12：压环螺母；13：不锈钢圆环；14：过滤圆片；15：密封圈。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图对本发明提供的过滤收集器的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

[0026] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明
的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0027] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0028] 此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0029] 如图1所示，本发明提供的过滤收集器包括：入口变径法兰1、入口配对法兰3、外套筒4、内套筒10、多个过滤元件11、出口配对法兰5和出口变径法兰7。所述过滤元件11和内套筒10均位于外套筒4的内部；且所述内套筒10与过滤元件11靠近出口配对法兰5
的一端相接触；所述过滤元件11可配合内套筒10的长度选择所需要的过滤级次，并且所述
过滤元件11靠近入口配对法兰3一端的过滤孔径大于靠近出口配对法兰5一端的过滤孔
径，这样能够实现对不同粒径石墨粉尘的分级过滤收集；所述内套筒10的长度可以根据实
际需要选择。

[0030] 所述入口配对法兰3的第一端面与入口变径法兰1连接，第二端面与外套筒4的第一端面连接；所述出口配对法兰5的第一端面与外套筒4的第二端面连接，第二端面与出
口变径法兰7连接。

[0031] 所述入口配对法兰3的第一端面与入口变径法兰1通过第一密封件2连接，所述入口配对法兰3的第二端面与外套筒4的第一端面相焊接；所述出口配对法兰5的第一端
面与外套筒4的第二端面相焊接，所述出口配对法兰5的第二端面与出口变径法兰7通过
第二密封件6连接；所述第一密封件2和第二密封件6均采用螺栓压紧密封件。所述入口
变径法兰1、入口配对法兰3、外套筒4、出口配对法兰5和出口变径法兰7构成承压壳体；
所述入口变径法兰1、入口配对法兰3、外套筒4、出口配对法兰5和出口变径法兰7位于同
一轴线上。所述入口配对法兰3中间部分的内径与入口变径法兰1中间部分的最大内径相
等；所述出口配对法兰5中间部分的内径与出口变径法兰7中间部分的最大内径相等。

[0032] 所述过滤收集器还包括压环螺母12，所述压环螺母12位于外套筒4的内部，所述压环螺母12与过滤元件11靠近入口配对法兰3的一端相接触，且与外套筒4可拆卸连接，
在本实施例中压环螺母12与外套筒4之间优选螺纹连接，且压环螺母12上设有凹槽，可以
用相配合的专用扳手方便的拧紧和松弛；所述外套筒4靠近出口处设有台阶，内套筒10和
台阶之间通过垫片9和弹性件压紧；所述垫片9位于内套筒10和弹性件之间；所述弹性件
位于垫片9和外套筒4台阶之间；所述弹性件为碟形弹簧8。

[0033] 所述压环螺母12配合内套筒10、碟形弹簧8、垫片9以及外套筒4底部上的台阶压紧过滤元件11，并可防止轴向的热胀冷缩；

[0034] 如图2所示，以上所述过滤元件11包括不锈钢圆环13、过滤圆片14及密封圈15；所述密封圈15位于不锈钢圆环13与外套筒4之间；所述过滤圆片14位于不锈钢圆环13
内，且与不锈钢圆环13相焊接;所述过滤圆片14由不锈钢粉末烧结而成。

[0035] 本发明提供的过滤收集器的工作原理为：使用时，入口变径法兰1和出口变径法兰7同反应堆一回路管道焊接在一起，以及同相应的入口配对法兰3和出口配对法兰5分
别通过第一密封件2和第二密封件6实现从一回路管道到过滤收集器的变径。高温高压氦
气携带放射性石墨粉尘流过入口变径法兰1、入口配对法兰3、外套筒4、压环螺母12、各级过滤元件11、内套筒10、垫片9、碟形弹簧8、出口配对法兰5和出口变径法兰7。通过入口
变径法兰1扩径后，氦气流中的石墨粉尘会被均匀的收集到过滤元件11上；所述压环螺母
12、内套筒10、垫片9和碟形弹簧8用来固定过滤元件11，使之保持与氦气流垂直，不会堵
塞通道，压环螺母12上的凹槽可以配合相应的专用扳手，便于安装和拆卸；所述过滤元件
11和外套筒4之间的密封圈15能够保证氦气流过过滤元件11时，氦气不会从过滤元件11
和外套筒4内壁之间泄漏，可实现对放射性石墨粉尘的有效收集。

[0036] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。