專利名稱:水冷壁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核安全技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種水冷壁。
背景技術(shù)：
核反應(yīng)堆停堆后，由于堆芯內(nèi)的剩余裂變和裂變產(chǎn)物的衰變，產(chǎn)生的剩余發(fā)熱在相當(dāng)長的一段時間里還十分可觀，需要通過專門設(shè)置的安全級余熱排出系統(tǒng)將其載出至最終熱阱。否則，堆內(nèi)熱量積累和溫度升高可能導(dǎo)致燃料元件破損甚至熔化，從而引起嚴(yán)重的放射性外釋的核事故。因此余熱排出系統(tǒng)是核反應(yīng)堆重要的安全系統(tǒng)之一。
早期的商用高溫氣冷堆示范電站如德國的THTR-300等，余熱排出系統(tǒng)的主換熱器采用的是強(qiáng)迫循環(huán)來冷卻堆芯。國外現(xiàn)有的設(shè)計仍然以能動的循環(huán)冷卻方式為主，依靠安全級的泵驅(qū) 動系統(tǒng)回路中的水在水冷壁管道和空冷器中與外界進(jìn)行換熱，例如德國的HTR-Modul等。這種設(shè)計雖然能夠提供較大的循環(huán)流量，使水冷壁有較高的換熱效率，但由于采用了泵等需要外動力源驅(qū)動的能動部件，并且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，仍然具有較大的失效概率。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提高水冷壁的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度以及換熱可靠性。
( 二 )技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種水冷壁，所述水冷壁包括:筒形側(cè)壁、以及設(shè)置于所述筒形側(cè)壁上的水冷管，所述水冷管的上端與出口聯(lián)箱連通，所述水冷管的下端與入口聯(lián)箱連通，所述出口聯(lián)箱與出口主管連通，所述入口聯(lián)箱與入口主管連通。
優(yōu)選地，所述筒形側(cè)壁的下端設(shè)有環(huán)形底支承。
優(yōu)選地，所述筒形側(cè)壁為圓筒形。
優(yōu)選地，所述筒形側(cè)壁上繞所述筒形側(cè)壁的外側(cè)一周設(shè)有第一側(cè)支承。
優(yōu)選地，與所述筒形側(cè)壁上的第一側(cè)支承的最大直徑成預(yù)設(shè)間隙處設(shè)有圓筒形的隔熱板，所述隔熱板上繞所述隔熱板的外側(cè)一周設(shè)有第二側(cè)支承。
優(yōu)選地，所述筒形側(cè)壁的頂端設(shè)有加強(qiáng)法蘭，所述隔熱板與所述加強(qiáng)法蘭連接。
優(yōu)選地，所述出口聯(lián)箱和入口聯(lián)箱均由環(huán)形管路組成，所述出口聯(lián)箱和入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路所處平面分別與水平面呈預(yù)設(shè)角度、且所述出口聯(lián)箱上的環(huán)形管路的最高點(diǎn)與所述入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路的最低點(diǎn)相對，所述出口主管與所述出口聯(lián)箱的連通處為所述出口聯(lián)箱的上的環(huán)形管路的最高點(diǎn)，所述入口主管與所述入口聯(lián)箱的連通處為所述入口聯(lián)箱的上的環(huán)形管路的最低點(diǎn)。
優(yōu)選地，所述出口聯(lián)箱和入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路所處平面均與水平面呈I度。
優(yōu)選地，所述水冷壁還包括:設(shè)置于所述筒形側(cè)壁上的排氣管，所述排氣管的下端與所述入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路的最高點(diǎn)連通，所述排氣管的上端與所述出口聯(lián)箱上的環(huán)形管路的最低點(diǎn)連通。[0016]優(yōu)選地，所述水冷壁的筒形側(cè)壁環(huán)繞反應(yīng)堆壓力容器外部。
(三)有益效果
本發(fā)明采用非能動的安全理念，僅依靠熱輻射、熱傳導(dǎo)與熱對流等自然循環(huán)的方式換熱，不需要水泵等主動部件的作用，采用簡化的系統(tǒng)、更少的設(shè)備和成熟的技術(shù)，從而盡量減少不確定因素對系統(tǒng)安全的影響，增強(qiáng)高溫氣冷堆的固有安全性。


圖1是按照本發(fā)明一種實(shí)施方式的水冷壁的三維剖視圖；
圖2是圖1所示的水冷壁的筒形側(cè)壁頂端的放大圖；
圖3是圖1所示的水冷壁的筒形側(cè)壁中部的放大圖；
圖4為圖1所示的水冷壁的筒形側(cè)壁下端的放大圖。
其中，1:筒形側(cè)壁；2:隔熱板；3_1:第一側(cè)支承；3_2:第二側(cè)支承；4:水冷管；5:出口聯(lián)箱上的環(huán)形管路；6:入口聯(lián)箱的上的環(huán)形管路；7:環(huán)形底支承；8:出口主管；9:入口主管；10:加強(qiáng)法蘭；11:排氣管；12:預(yù)埋支承件。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
圖1是按照本發(fā)明一種實(shí)施方式的水冷壁的三維剖視圖；圖2是圖1所示的水冷壁的筒形側(cè)壁頂端的放大圖·；圖3是圖1所示的水冷壁的筒形側(cè)壁中部的放大圖；圖4為圖1所示的水冷壁的筒形側(cè)壁下端的放大圖。參照圖1 4，本實(shí)施方式的水冷壁包括:筒形側(cè)壁1、以及設(shè)置于所述筒形側(cè)壁I上的水冷管4，所述水冷管4的上端與出口聯(lián)箱連通，所述水冷管4的下端與入口聯(lián)箱連通，所述出口聯(lián)箱與出口主管8連通，所述入口聯(lián)箱與入口主管9連通。
優(yōu)選地，所述筒形側(cè)壁I的底端設(shè)有環(huán)形底支承7，環(huán)形底支承7為鋼制圓環(huán)，且橫截面為正方形，所述環(huán)形底支承7安裝于艙室預(yù)埋件上，所述環(huán)形底支承7用于承受水冷壁的全部重量。
優(yōu)選地，所述筒形側(cè)壁I為圓筒形，本實(shí)施方式中，所述筒形側(cè)壁I為鋼板卷板焊接而成的圓筒。
優(yōu)選地，所述筒形側(cè)壁I上繞所述筒形側(cè)壁I的外側(cè)一周設(shè)有第一側(cè)支承3-1，本實(shí)施方式中，第一側(cè)支承3-1的橫截面可以為錐形，但不限于錐形，還可以為長方向等規(guī)貝U、或不規(guī)則的形狀，本實(shí)施方式中，在所述筒形側(cè)壁I的外側(cè)位于中部和頂端均設(shè)有第一側(cè)支承3-1。
為加強(qiáng)輻射換熱效果，優(yōu)選地，與所述筒形側(cè)壁I上的第一側(cè)支承3-1的最大直徑成預(yù)設(shè)間隙處設(shè)有圓筒形的隔熱板2，第一側(cè)支承3-1的最大直徑與外層隔熱板之間留有一定間隙，防止了結(jié)構(gòu)受熱膨脹后可能會發(fā)生的應(yīng)力集中，所述隔熱板2上繞所述隔熱板的外側(cè)一周設(shè)有第二側(cè)支承3-2，本實(shí)施方式中，第二側(cè)支承3-2的橫截面可以為錐形，但不限于錐形，還可以為長方向等規(guī)則、或不規(guī)則的形狀，本實(shí)施方式中，所述隔熱板4外側(cè)的中部與頂端設(shè)有兩段第二側(cè)支承3-2，第二側(cè)支承3-2的最大直徑與反應(yīng)堆艙室混凝土墻壁之間留有一定間隙。優(yōu)選地，所述筒形側(cè)壁I的頂端設(shè)有加強(qiáng)法蘭10，所述隔熱板2與所述加強(qiáng)法蘭10連接。
為防止氣體在入口聯(lián)箱和出口聯(lián)箱中積存，優(yōu)選地，所述出口聯(lián)箱和入口聯(lián)箱均由環(huán)形管路組成(本實(shí)施方式中，所述出口聯(lián)箱和入口聯(lián)箱均由三個環(huán)形管路組成，但不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍)，所述出口聯(lián)箱和入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路所處平面分別與水平面呈預(yù)設(shè)角度、且所述出口聯(lián)箱上的環(huán)形管路5的最高點(diǎn)與所述入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路6的最低點(diǎn)相對，所述出口主管8與所述出口聯(lián)箱的連通處為所述出口聯(lián)箱的上的環(huán)形管路5的最高點(diǎn)，所述入口主管9與所述入口聯(lián)箱的連通處為所述入口聯(lián)箱的上的環(huán)形管路6的最低點(diǎn)，本實(shí)施方式中，所述出口聯(lián)箱和入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路所處平面均與水平面呈I度。
為便于不溶氣體的排除，優(yōu)選地，所述水冷壁還包括:設(shè)置于所述筒形側(cè)壁I上的排氣管11，所述排氣管11的下端與所述入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路6的最高點(diǎn)連通，所述排氣管的上端與所述出口聯(lián)箱上的環(huán)形管路5的最低點(diǎn)連通。
優(yōu)選地，所述水冷壁的筒形側(cè)壁I環(huán)繞反應(yīng)堆壓力容器外部。
本實(shí)施方式的水冷壁的工作原理為:首先，用水冷壁的筒形側(cè)壁I環(huán)繞反應(yīng)堆壓力容器外部，所述筒形側(cè)壁I的高度略高于反應(yīng)堆壓力容器主要發(fā)熱段，并距反應(yīng)堆壓力容器表面一定距離放置，覆蓋反應(yīng)堆壓力容器的主要發(fā)熱區(qū)域，之后，將冷卻水首先經(jīng)入口主管9通入所述入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路6，然后分散進(jìn)入水冷管4。水冷壁筒體I的內(nèi)表面與水冷管4的外表面通過熱輻射吸收反應(yīng)堆壓力容器釋放的熱量，再通過熱傳導(dǎo)加熱水冷管4中的冷卻水，冷卻水被加熱后密度降低自然上升匯集至出口聯(lián)箱上的環(huán)形管路5，最后經(jīng)過出口主管8流出水冷壁，同時將熱量載出。筒形側(cè)壁I外表面釋放的熱量輻射至隔熱板2，防止反應(yīng)堆艙室的混凝土墻壁溫度過高。
在水冷壁首次充水和初次加熱時管路中會出現(xiàn)較多氣體，這些氣體如果不能及時排出將會阻斷系統(tǒng)內(nèi)冷 卻水的自然循環(huán)，因此將入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路6與出口聯(lián)箱上的環(huán)形管路5的安裝平面與水平面呈預(yù)設(shè)角度，并在入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路6最高點(diǎn)與出口聯(lián)箱上的環(huán)形管路5最低點(diǎn)之間焊接排氣管11，使系統(tǒng)中氣體能順利排出。
環(huán)形底支承7作為水冷壁的主要支承承受了水冷壁全部重量以及地震工況下豎直方向的全部載荷，底支承7的上表面與筒形側(cè)壁I的下表面加工精度有一定要求，焊接時要求兩表面接觸均勻，防止受力集中使焊縫開裂。錐形側(cè)支承3在正常工況下不受力，只有在地震工況時承受水平方向的載荷。
本實(shí)施方式的水冷壁結(jié)構(gòu)相對簡單，依靠熱輻射和熱傳導(dǎo)換熱，沒有能動部件，并采取冗余設(shè)計，失效概率很低，有效提高了反應(yīng)堆的安全性；水冷壁為一體式結(jié)構(gòu)，減少了現(xiàn)場安裝工作量；第一側(cè)支承、第二側(cè)支撐與底支承的結(jié)構(gòu)設(shè)計綜合考慮了熱膨脹效應(yīng)與地震載荷，保證抗震性能的前提下盡可能降低熱應(yīng)力的影響；管路的設(shè)計中充分考慮了冷卻水中不溶氣體在易積存位置的排放，防止氣體積存或阻斷自然循環(huán)。
以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求
限定。
權(quán)利要求
1.一種水冷壁，其特征在于，所述水冷壁包括:筒形側(cè)壁、以及設(shè)置于所述筒形側(cè)壁上的水冷管，所述水冷管的上端與出口聯(lián)箱連通，所述水冷管的下端與入口聯(lián)箱連通，所述出口聯(lián)箱與出口主管連通，所述入口聯(lián)箱與入口主管連通；所述出口聯(lián)箱和入口聯(lián)箱均由環(huán)形管路組成，所述出口聯(lián)箱和入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路所處平面分別與水平面呈預(yù)設(shè)角度、且所述出口聯(lián)箱上的環(huán)形管路的最高點(diǎn)與所述入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路的最低點(diǎn)相對，所述出口主管與所述出口聯(lián)箱的連通處為所述出口聯(lián)箱的上的環(huán)形管路的最高點(diǎn)，所述入口主管與所述入口聯(lián)箱的連通處為所述入口聯(lián)箱的上的環(huán)形管路的最低點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求
1所述的水冷壁，其特征在于，所述筒形側(cè)壁的下端設(shè)有環(huán)形底支承。
3.如權(quán)利要求
1所述的水冷壁，其特征在于，所述筒形側(cè)壁為圓筒形。
4.如權(quán)利要求
3所述的水冷壁，其特征在于，所述筒形側(cè)壁上繞所述筒形側(cè)壁的外側(cè)一周設(shè)有第一側(cè)支承。
5.如權(quán)利要求
4所述的水冷壁，其特征在于，與所述筒形側(cè)壁上的第一側(cè)支承的最大直徑成預(yù)設(shè)間隙處設(shè)有圓筒形的隔熱板，所述隔熱板上繞所述隔熱板的外側(cè)一周設(shè)有第二側(cè)支承。
6.如權(quán)利要求
5所述的水冷壁，其特征在于，所述筒形側(cè)壁的頂端設(shè)有加強(qiáng)法蘭，所述隔熱板與所述加強(qiáng)法蘭連接。
7.如權(quán)利要求
1所述的水冷壁，其特征在于，所述出口聯(lián)箱和入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路所處平面均與水平面呈I度。
8.如權(quán)利要求
1所述的水冷壁，其特征在于，所述水冷壁還包括:設(shè)置于所述筒形側(cè)壁上的排氣管，所述排氣管的下端與所述入口聯(lián)箱上的環(huán)形管路的最高點(diǎn)連通，所述排氣管的上端與所述出口聯(lián)箱上的環(huán)形管路的最低點(diǎn)連通。
9.如權(quán)利要求
1 8中任一項(xiàng)所述的水冷壁，其特征在于，所述水冷壁的筒形側(cè)壁環(huán)繞反應(yīng)堆壓力容器外部。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種水冷壁，涉及核安全技術(shù)領(lǐng)域：
，所述水冷壁包括筒形側(cè)壁、以及設(shè)置于所述筒形側(cè)壁上的水冷管，所述水冷管的上端與出口聯(lián)箱連通，所述水冷管的下端與入口聯(lián)箱連通，所述出口聯(lián)箱與出口主管連通，所述入口聯(lián)箱與入口主管連通。本發(fā)明采用非能動的安全理念，僅依靠熱輻射、熱傳導(dǎo)與熱對流等自然循環(huán)的方式換熱，不需要水泵等主動部件的作用，采用簡化的系統(tǒng)、更少的設(shè)備和成熟的技術(shù)，從而盡量減少不確定因素對系統(tǒng)安全的影響，增強(qiáng)高溫氣冷堆的固有安全性。
文檔編號G21C15/18GKCN102332314SQ201110306840
公開日2013年8月7日 申請日期2011年10月11日
發(fā)明者張麗, 何樹延, 李曉偉, 吳莘馨, 吳宗鑫, 張作義 申請人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4), 非專利引用 (2),