一种安全壳的风冷装置及核设施

摘要

本发明创造提供了一种安全壳的风冷装置，包括空心的环体，空心为换热通道，换热通道内设置有环形的隔板，隔板将换热通道分为相互独立的外换热通道和内换热通道，环体的外侧壁上固接有与外换热通道连通的气体通道外管，气体通道外管内部设置有气体通道内管，气体通道内管的外管径小于气体通道外管的内管径，气体通道内管与气体通道外管之间留有空隙，气体通道内管的一端固接在隔板的外侧壁上，气体通道内管与内换热通道连通；外换热通道和内换热通道通过U型结构的冷却管连通形成换热回路，冷却管的一端伸入外换热通道内，冷却管的另外一端伸入内换热通道内，冷却管在环体的下侧壁上围绕着环体的轴线均匀分布。本发明创造用于安全壳运行过程中的冷却，降低壳体的温度，使安全壳余热能够正常传递到大气环境中。

权利要求

1.一种安全壳的风冷装置，其特征在于：包括空心的环体(101)，环体(101)设置在安全壳上，所述的环体(101)内腔为换热通道，所述换热通道内设置有环形的隔板，隔板将换热通道分为相互独立的外换热通道(1011)和内换热通道(1012)，环体(101)远离轴心的外侧壁上固接有与外换热通道(1011)连通的气体通道外管(102)，所述气体通道外管(102)内部设置有气体通道内管(103)，气体通道内管(103)的外管径小于气体通道外管(102)的内管径，气体通道内管(103)与气体通道外管(102)之间留有空隙，气体通道内管(103)的一端固接在隔板的外侧壁上，气体通道内管(103)与内换热通道(1012)连通；

所述外换热通道(1011)和内换热通道(1012)通过U型结构的冷却管(104)连通形成换热回路，冷却管(104)的一端穿过环体(101)的下侧壁后伸入外换热通道(1011)内，冷却管(104)的另外一端穿过环体(101)的下侧壁后伸入内换热通道(1012)内，冷却管(104)设置有若干个，冷却管(104)在环体(101)的下侧壁上围绕着环体(101)的轴线均匀分布。

2.根据权利要求1所述的安全壳的风冷装置，其特征在于：所述气体通道内管(103)与气体通道外管(102)的轴线平行，气体通道内管(103)与气体通道外管(102)的轴线分别与环体(101)的轴线垂直，气体通道内管(103)在气体通道外管(102)内偏心设置。

3.根据权利要求1所述的安全壳的风冷装置，其特征在于：所述隔板的下端固接有环形的第一加强板(106)，第一加强板(106)固接在换热通道内壁上，位于外换热通道(1011)内的第一加强板(106)上固接有两个与其垂直的第二加强板(107)，两个第二加强板(107)的中部固接有与第一加强板(106)平行的第三加强板(108)，第三加强板(108)的自由端与隔板位于外换热通道(1011)内的侧壁固接。

4.根据权利要求3所述的安全壳的风冷装置，其特征在于：所述第三加强板(108)的数量为四个，第三加强板(108)围绕着隔板位于外换热通道(1011)内的侧壁对称分布，相对应的第二加强板(107)的数量为八个。

5.根据权利要求1所述的安全壳的风冷装置，其特征在于：所述冷却管(104)的两个平行部分之间设置有用于隔热的保温棉(105)，所述保温棉(105)通过水平支撑(109)和竖直支撑(110)固定在冷却管(104)的两个平行部分之间，水平支撑(109)设置在靠近冷却管(104)下端的两个平行部分之间，水平支撑(109)的两端分别与冷却管(104)的两个平行部分的相对的侧壁固接，保温棉(105)的下端固接在水平支撑(109)上，保温棉(105)的上端固接在环体(101)的下侧壁上，竖直支撑(110)的一端与水平支撑(109)固接，其另外一端与环体(101)的下侧壁固接，保温棉(105)的侧端面固接在竖直支撑(110)上。

6.根据权利要求1所述的安全壳的风冷装置，其特征在于：所述环体(101)的上侧壁上开设有若干沿着环体(101)的上侧壁均匀分布的第一人孔(1014)，所述环体(101)的没有设置第一人孔(1014)的上侧壁上开设有若干均匀分布的用于容纳在役检查通道(204)的U型槽(1015)。

7.根据权利要求1所述的安全壳的风冷装置，其特征在于：所述气体通道内管(103)与气体通道外管(102)的数量分别为四个，气体通道内管(103)与气体通道外管(102)沿着环体(101)的轴线均匀分布。

8.根据权利要求1所述的安全壳的风冷装置，其特征在于：所述冷却管(104)伸入内换热通道(1012)内部的端部与内换热通道(1012)的内部底壁齐平。

9.根据权利要求1所述的安全壳的风冷装置，其特征在于：所述环体(101)设置在安全壳(201)的侧壁上部，所述冷却管(104)的最下端与安全壳(201)的最下端齐平。

10.一种核设施，其特征在于：包括权利要求1至9任一项所述的安全壳的风冷装置。

说明书

一种安全壳的风冷装置及核设施

技术领域

[0001] 本发明创造属于核技术领域，尤其是涉及一种ADS系统安全壳的风冷装置及具有其的核设施。

背景技术

[0002] 铅基堆在核反应时会产生大量的热量，铅基堆放置在安全壳内部，在反应堆运行时要对安全壳进行冷却，将安全壳的温度控制在一定的范围之内，防止壳体温度发生过热，
产生安全隐患。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明创造旨在提出一种安全壳的风冷装置，以解决铅基反应堆的安全壳的冷却问题。

[0004] 为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

[0005] 一种安全壳的风冷装置，包括空心的环体，所述的空心为换热通道，所述换热通道内设置有环形的隔板，隔板将换热通道分为相互独立的外换热通道和内换热通道，环体远
离轴心的外侧壁上固接有与外换热通道连通的气体通道外管，所述气体通道外管内部设置
有气体通道内管，气体通道内管的外管径小于气体通道外管的内管径，气体通道内管与气
体通道外管之间留有空隙，气体通道内管的一端固接在隔板的外侧壁上，气体通道内管与
内换热通道连通；

[0006] 所述外换热通道和内换热通道通过U型结构的冷却管连通形成换热回路，冷却管的一端穿过环体的下侧壁后伸入外换热通道内，冷却管的另外一端穿过环体的下侧壁后伸
入内换热通道内，冷却管设置有若干个，冷却管在环体的下侧壁上围绕着环体的轴线均匀
分布。

[0007] 进一步的，所述气体通道内管与气体通道外管的轴线平行，气体通道内管与气体通道外管的轴线分别与环体的轴线垂直，气体通道内管在气体通道外管内偏心设置。

[0008] 进一步的，所述隔板的下端固接有环形的第一加强板，第一加强板固接在换热通道内壁上，位于外换热通道内的第一加强板上固接有两个与其垂直的第二加强板，两个第
二加强板的中部固接有与第一加强板平行的第三加强板，第三加强板的自由端与隔板位于
外换热通道内的侧壁固接。

[0009] 进一步的，所述第三加强板的数量为四个，第三加强板围绕着隔板位于外换热通道内的侧壁对称分布，相对应的第二加强板的数量为八个。

[0010] 进一步的，所述冷却管的两个平行部分之间设置有用于隔热的保温棉，所述保温棉通过水平支撑和竖直支撑固定在冷却管的两个平行部分之间，水平支撑设置在靠近冷却
管下端的两个平行部分之间，水平支撑的两端分别与冷却管的两个平行部分的相对的侧壁
固接，保温棉的下端固接在水平支撑上，保温棉的上端固接在环体的下侧壁上，竖直支撑的
一端与水平支撑固接，其另外一端与环体的下侧壁固接，保温棉的侧端面固接在竖直支撑
上。

[0011] 进一步的，所述环体的上侧壁上开设有若干沿着环体的上侧壁均匀分布的第一人孔，所述环体的没有设置第一人孔的上侧壁上开设有若干均匀分布的用于放置在役检查通
道的U型槽。

[0012] 进一步的，所述气体通道内管与气体通道外管的数量分别为四个，气体通道内管与气体通道外管沿着环体的轴线均匀分布。

[0013] 进一步的，所述冷却管伸入内换热通道内部的端部与内换热通道的内部底壁齐平。

[0014] 进一步的，所述环体设置在安全壳的侧壁上部，所述冷却管的最下端与安全壳的最下端齐平。

[0015] 一种核设施，包括上述的安全壳的风冷装置。

[0016] 相对于现有技术，本发明创造所述的一种安全壳的风冷装置具有以下优势：

[0017] 本发明创造用于安全壳运行过程中的冷却，降低壳体的温度，使安全壳余热能够正常散发，使用本发明创造可以提高安全壳运行过程中的安全性和稳定性。

附图说明

[0018] 构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在
附图中：

[0019] 图1为本发明创造实施例的安全壳系统的纵向剖视图；

[0020] 图2为本发明创造实施例的安全壳系统的立体图；

[0021] 图3为本发明创造实施例的安全壳与压力容器的纵向剖视图；

[0022] 图4为本发明创造实施例所述的风冷装置的立体图；

[0023] 图5中图a为本发明创造实施例所述的风冷装置的主视图，图b为图a中I处的放大图，图c为图a中的II处的放大图；

[0024] 图6为本发明创造实施例所述的换热通道的内部结构示意图；

[0025] 图7为本发明创造实施例所述的风冷装置的主视图；

[0026] 图8为本发明创造实施例所述的安全壳与风冷装置的爆炸图；

[0027] 图9为本发明创造实施例的压力容器与堆顶装置的结构示意图；

[0028] 图10为本发明创造实施例的压力容器与堆顶装置的轴线处的纵向剖视图；

[0029] 图11为本发明创造实施例的压力容器与堆顶装置的俯视图；

[0030] 图12为本发明创造实施例的堆顶法兰与压力容器连接处的放大图。

[0031] 附图标记说明：

[0032] 101-环体；1011-外换热通道；1012-内换热通道；1014-第一人孔；1015-U型槽；102-气体通道外管；103-气体通道内管；104-冷却管；105-保温棉；106-第一加强板；107-第
二加强板；108-第三加强板；109-水平支撑；110-竖直支撑；201-安全壳；202-凸台；2021-第二人孔；2022-凸台加强板；203-环形罩；204-在役检查通道；301-压力容器；3011-内壳体；
3012-外壳体；3013-第一法兰盘；3014-第二法兰盘；302-流量分配环板；3021-流量分配孔；
401-堆顶法兰；402-中心筒体；403-提升装置筒体；404-充气管；405-蒸汽发生器筒体；406-
冷却剂净化装置；407-螺栓；408-O型环。

具体实施方式

[0033] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0034] 在本发明创造的描述中，需要理解的是，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创造和简化描述，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
为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另
有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0035] 在本发明创造的描述中，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，可以通过具体情况理解上
述术语在本发明创造中的具体含义。

[0036] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

[0037] 如图1至12所示，一种ADS(accelerator driven sub-critical system,加速器驱动次临界系统)安全壳201系统，安全壳201为开口朝上的敞口容器，贴覆着安全壳201的内
壁设置有与安全壳201对应的敞口的压力容器301，安全壳201与压力容器301固接。压力容
器301的内部底部中间设置有流量分配环板302(如图1、3)，流量分配环板302的环壁上开设
有若干流量分配孔3021，安全壳201的外部设置有风冷装置。部分流量分配孔3021的孔径不
同，流量分配孔3021在环壁上不均匀分布，采用这样的结构实现流量的调节。压力容器301
的壳体上部分支为外壳体3012和内壳体3011，内壳体3011沿着壳体的长度方向向上延伸，
外壳体3012朝着远离内壳体3011的斜上方延伸，外壳体3012的上边沿设置有用于与安全壳
201固接的第一法兰盘3013，内壳体3011的上边沿设置有用于安装堆顶法兰401的第二法兰
盘3014。外壳体3012的高度高于内壳体3011的高度。安全壳201的安全壳201壳体的靠近敞
口端的外壁圆周上设置有突出于外壁的凸台202，凸台202的上端面设置有若干用于内部检
修的第二人孔2021，第二人孔2021沿着凸台202的上端面均匀分布。凸台202内部空心，凸台
202内部空心中设置有若干凸台加强板2022，靠近凸台202侧壁的凸台202的下端面上设置
有突出于凸台202下端面的环形罩203，环形罩203与凸台202同轴心。第二人孔2021的数量
为八个。安全壳201上设置有水平设置的在役检查通道204。在役检查通道204的数量为四
个，在役检查通道204的轴线在同一个平面内，在役检查通道204围绕着安全壳201的圆周均
匀分布。

[0038] 如图4至8所示，风冷装置包括空心的环体101，环体101内的空腔为换热通道。环体101嵌于环形罩203内。换热通道内设置有环形的隔板，隔板将换热通道分为相互独立的外
换热通道1011和内换热通道1012。环体101远离轴心的外侧壁上固接有与外换热通道1011
连通的气体通道外管102，气体通道外管102内部设置有气体通道内管103，气体通道内管
103的外管径小于气体通道外管102的内管径，气体通道内管103与气体通道外管102之间留
有空隙。气体通道内管103的一端固接在隔板的外侧壁上，气体通道内管103与内换热通道
1012连通。气体通道内管103与气体通道外管102的数量分别为四个，气体通道内管103与气
体通道外管102沿着环体101的轴线均匀分布。外换热通道1011和内换热通道1012通过U型
结构的冷却管104连通形成换热回路，冷却管104的一端穿过环体101的下侧壁后伸入外换
热通道1011内，冷却管104的另外一端穿过环体101的下侧壁后伸入内换热通道1012内，冷
却管104设置有若干个，冷却管104在环体101的下侧壁上围绕着环体101的轴线均匀分布。
气体通道内管103与气体通道外管102的轴线平行，气体通道内管103与气体通道外管102的
轴线分别与环体101的轴线垂直，为了保障换气的通畅性，气体通道内管103在气体通道外
管102内偏心设置。隔板的下端固接有环形的第一加强板106，第一加强板106固接在换热通
道内壁上，位于外换热通道1011内的第一加强板106上固接有两个与其垂直的第二加强板
107，两个第二加强板107的中部固接有与第一加强板106平行的第三加强板108，第三加强
板108的自由端与隔板位于外换热通道1011内的侧壁固接。第三加强板108的数量为四个，
第三加强板108围绕着隔板位于外换热通道1011内的侧壁对称分布，相对应的第二加强板
107的数量为八个。

[0039] 如图5所示，冷却管104的两个平行部分之间设置有用于隔热的保温棉105，保温棉105通过水平支撑109和竖直支撑110固定在冷却管104的两个平行部分之间。水平支撑109
设置在靠近冷却管104下端的两个平行部分之间，水平支撑109的两端分别与冷却管104的
两个平行部分的相对的侧壁固接，保温棉105的下端固接在水平支撑109上，保温棉105的上
端固接在环体101的下侧壁上，竖直支撑110的一端与水平支撑109固接，竖直支撑110的另
外一端与环体101的下侧壁固接，保温棉105的侧端面固接在竖直支撑110上。

[0040] 如图4至8所示，环体101的上侧壁上开设有若干沿着环体101的上侧壁均匀分布的第一人孔1014，第一人孔1014与第二人孔2021对应。环体101的没有设置第一人孔1014的上
侧壁上开设有若干均匀分布的用于放置在役检查通道204的U型槽1015。U型槽1015设置在
相邻的两个气体通道外管102之间，四个U型槽1015将环体101分为相等的四部分。U型槽
1015的数量与在役检查通道204的数量相对应。U型槽1015设置在两个气体通道外管102之
间的环体101上。冷却管104伸入内换热通道1012内部的端部与内换热通道1012的内部底壁
齐平。环体101设置在安全壳201的侧壁上部，环体101的上端面与凸台202的下端面相配合，
冷却管104的最下端与安全壳201的最下端齐平。

[0041] 风冷装置的工作原理：在安全壳201正常运行的过程中，风扇将冷空气从气体通道内管103中进入，冷空气进入冷却管104，安全壳201外壁与冷却管104相邻，二者进行热量交
换。安全壳201系统外壁将产生的余热传给冷却管1044，冷却管104通过另一个出口，将热空
气排放到外换热通道1011内，然后通过气体通道外管102将热量排出，实现了热量交换。

[0042] 如图9至12所示，压力容器301的上边沿固接有堆顶法兰401，堆顶法兰401不只有各功能部件。堆顶法兰401通过螺栓407和压力壳的上边沿连接，并通过O型环408实现密封。
O型环408保证压力容器301与堆顶结构共同构成的压力边界的密封性。螺栓407与堆顶法兰
401的连接保证了ADS堆顶装置整体的可拆，可以在不更换压力容器301的情况下，更换ADS
的堆顶装置以及芯体。堆顶法兰401上各装置与压力容器301共同构成一回路的压力边界。
堆顶中心筒体402位于堆顶法兰401的中部并且与堆顶法兰401同轴线。堆顶的中心筒体402
正下方对应于反应堆堆芯。与中心筒体402对应的法兰上布置有转运机通道、燃料元件检测
系统、螺旋塞等部件，能够对反应堆堆芯的运行状况进行实时监测和控制。位于堆顶中心筒
体402的右侧，设置有提升装置筒体403。提升装置布置于提升装置筒体403内，提升装置向
下延伸与反应堆堆芯位于同一内部腔体内。利用提升装置，可以方便的更换反应堆堆芯的
燃料元件，操作便利。在中心筒体402和提升装置筒体403的外侧，不均匀的分布若干根充气
管404。充气管404的作用是为ADS充气，使得ADS压力容器301上部充满气体，以防止位于压
力容器301中下部的铅铋液体挥发或流出。铅铋具有很大的毒性，因此需要通过气体隔离确
保铅铋不外溢。位于中心筒体402的左侧，为两个冷却剂净化装置406。冷却剂净化装置406
用于对ADS冷却剂液态铅铋合金的净化。分布于堆顶法兰401周边的四个长圆形筒体，是蒸
汽发生器筒体405。蒸汽发生器与反应堆的一体化布置，有利于及时将反应堆反应产生的热
量带出，降低反应堆的温度。同时，避免了将一回路的铅铋液体引出到反应堆压力容器301
外，保证了ADS的安全性。蒸汽发生器筒体405设计为长圆形结构，可以充分利用堆顶法兰
401的剩余空间，提高热交换效率。堆顶装置整体安装于ADS压力容器301上。堆顶装置布置
于压力容器301的内壳体3011上边沿。

[0043] 一种核设施，包括上述的安全壳201系统。

[0044] 以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造
的保护范围之内。