一种超临界水冷堆管道可视窗及其密封方法技术

本发明专利技术公开了一种超临界水冷堆管道可视窗，包括基座(1)和窗口(2)，其中，窗口(2)内嵌在基座(1)上，基座(1)连接在超临界水冷堆管道(4)上，还公开了该可视窗的密封方法。本发明专利技术提供的可视窗及相应密封方法可实现可视窗的精细工艺加工和密封安装，可保障可视窗结构安全性和密封安装，可以对超临界水、特别是其所含颗粒物的运动情况进行细化观测。

A visible window of supercritical water cooled reactor and its sealing method

【技术实现步骤摘要】
一种超临界水冷堆管道可视窗及其密封方法
本专利技术涉及核电领域和机械设备领域，具体涉及一种超临界水冷堆管道可视窗及其密封方法。
技术介绍
超临界水冷堆(SCWR)是第四代核能系统中唯一以高温高压轻水做冷却剂的反应堆。它是在现有的超临界火电技术和水冷反应堆技术基础之上发展起来的新技术，使核能系统在安全性、经济性、可持续发展、防扩散等方面都有显著的提高。与当前研究的其他轻水堆相比，它具有热效率高、电站系统简化、对设备的容量要求低等特点。超临界水冷堆运行在水的热力学临界点(374℃，22.1MPa)之上。运行压力为25MPa左右，反应堆出口温度大于等于500℃，系统热效率在40％以上。由于水本身的纯净度难以保证，流体中带有细颗粒物杂志，会对超临界管道产生一定程度腐蚀。颗粒物的存在对于超临界水的流动特性及设备运行的安全性有着重要影响，严重时甚至可能产生重大事故。因此对超临界水堆来说，研究分析超临界水在管道中的流动特性及其中颗粒物的运动沉积规律对于保证反应堆安全性有着重要意义。可视窗是安装在主管道上的一种观察窗口，用来观察记录管道的传热过程和堆内流体的流动过程。通过可视窗观察记录得到的参数，可以对管道内的超临界高温高压水进行流体水力分析、堆芯稳态分析和堆芯瞬态分析。目前采用实验研究的方式较少，已知有西安交通大学超临界水换热装置、清华大学超临界水自然循环回路、及中国核动力研究设计院双通道超临界水实验台架等，但是装置的制造工艺结构不稳定，密封性能不好，容易漏水，且实验装置大多是不可视化的，无法对颗粒物进行测量。而华北电力大学超临界水可视化测量实验装置虽然是可视化的，但是装置的密封性不好，容易漏水，不能贯穿观测颗粒物，也无法开展细化研究。因此，亟待研发一种超临界水冷堆管道可视窗，能够以可视化测量的方式直接观测到水在临界区域的流动情况，得到其流动特性，同时也可直接观测到其中的细颗粒杂质的沉积运动情况，分析其运动规律。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种超临界水冷堆管道可视窗及其密封方法，该可视窗采用铅铜合金做基体，基体与窗口之间通过铅制螺栓进行连接，基体与超临界水冷堆管道通过铅制螺母进行连接，之后采用冷喷技术在连接处喷涂一层密封层，得到的可视窗的结构稳定，密封性好，能够准确、有效测量相关数据，从而完成了本专利技术。具体来说，本专利技术的目的在于提供以下方面：本专利技术一方面提供了一种超临界水冷堆管道可视窗，所述可视窗包括基座1和窗口2，其中，窗口2内嵌在基座1上，基座1连接在超临界水冷堆管道4上。本专利技术另一方面提供了根据本专利技术第一方面所述的可视窗的密封方法，该方法包括以下步骤：步骤1，将窗口2和基座1连接；步骤2，将基座1和超临界水冷堆管道4连接；步骤3，在窗口2与基座1的连接处以及基座1与超临界水冷堆管道4的连接处设置密封涂层5。本专利技术所具有的有益效果包括：1)本专利技术提供的超临界水冷堆管道可视窗，采用凸透镜左窗口镜片，可放大管道内的热运动，便于对管道内的细颗粒湍流沉积作用和流体运动的变化情况进行放大观察；2)本专利技术提供的超临界水冷堆管道可视窗，采用铅制螺栓和铅制螺母进行连接，不仅密封性好，而且能够有效防止核辐射泄露；3)本专利技术提供的超临界水冷堆管道可视窗，在窗口与基座的连接处和基座与超临界水冷堆管道的连接处设置密封涂层，该密封涂层能抗30MPa的压力，提高了可视窗的密封性，使得可视窗的核辐射剂量低于2.5μSv/d，能够达到核安全局制定的安全标准；4)本专利技术提供的超临界水冷堆管道可视窗的密封方法，采用冷喷技术喷涂密封涂层，冷喷得到的涂层气孔率低，基体材料和涂层的热负荷很小，基材氧化少，消除了涂层中结晶化不均匀的现象，得到的涂层致密型高；5)本专利技术提供的超临界水冷堆管道可视窗的密封方法，采用螺纹连接和冷喷技术相结合的方式进行密封，方法简单，容易操作，能够满足实验需求及工程应用。附图说明图1示出根据本专利技术一种优选实施方式的可视窗与超临界水冷堆管道连接的结构图；图2示出根据本专利技术一种优选实施方式的基座的剖视图；图3示出根据本专利技术一种优选实施方式的可视窗的剖视图；图4示出图3中A处的局部放大图；图5示出图1中螺母处的局部放大图；图6示出可视窗与超临界水冷堆管道并联连接的示意图。附图标号说明：1-基座；11-安装孔；111-圆柱段；112-曲面段；12-流体通道；2-窗口；21-镜片；22-密封垫片；23-保护镜片；24-压板；31-螺纹孔；32-螺栓；33-螺母；4-超临界冷水堆管道；5-密封涂层；61-电动阀门；62-机械阀门。具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。本专利技术一方面提供了一种超临界水冷堆管道可视窗，所述可视窗包括基座1和窗口2，其中，窗口2内嵌在基座1上，基座1连接在超临界水冷堆管道4上，如图1所示。其中，所述可视窗的结构简单而且稳定，不仅能够便于观察管内流体流动情况，而且还能有效防止放射性物质泄漏。在一个优选的实施方式中，在所述基座1内开设有安装孔11和流体通道12，所述流体通道12包括两个竖直方向上的通道和至少一个水平方向上的通道。优选地，竖直方向上的通道与超临界水冷堆管道4连接，水平方向上的通道与安装孔11联通。优选地，竖直方向上的通道与超临界水冷堆管道4通过螺母33进行连接。其中，竖直方向上的通道伸出基座1，在通道的两端端部设置有外螺纹，在其外螺纹上设置有螺母33。在与其连接的超临界水冷堆管道4的端部设置有相同的外螺纹，将竖直方向上的通道与超临界水冷堆管道对齐后，通过旋拧螺母33可将二者连接在一起。优选地，所述螺母33为铅制螺母，铅制螺母不仅对管道接口的密封性好，而且还能够有效屏蔽接口处的辐射。优选地，在铅制螺母上还设置有螺母密封套，所述螺母密封套优选为核级柔性石墨密封套。在一个优选的实施方式中，所述流体通道12为十字通道，所述十字通道中左右两侧的通道与安装孔11联通，如图2所示。其中，在基座1上对称开设两个安装孔11，方便进行自然采光，无需额外添加灯光设备，使得可视窗的结构更加简化。在一个优选的实施方式中，本专利技术对安装孔11的形状不做特殊限定，可以是圆柱形，也可以四边形或多边形。在进一步优选的实施方式中，所述安装孔11包括两段，圆柱段111和曲面段112，所述曲面段112与流通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界水冷堆管道可视窗，其特征在于：所述可视窗包括基座(1)和窗口(2)，其中，窗口(2)内嵌在基座(1)上，基座(1)连接在超临界水冷堆管道(4)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种超临界水冷堆管道可视窗，其特征在于：所述可视窗包括基座(1)和窗口(2)，其中，窗口(2)内嵌在基座(1)上，基座(1)连接在超临界水冷堆管道(4)上。


2.根据权利要求1所述的可视窗，其特征在于：在所述基座(1)内开设有安装孔(11)和流体通道(12)，所述流体通道(12)包括两个竖直方向上的通道和至少一个水平方向上的通道，优选为十字通道；
竖直方向上的通道与超临界水冷堆管道(4)连接，水平方向上的通道与安装孔(11)联通。


3.根据权利要求2所述的可视窗，其特征在于：在竖直方向上的通道的两端端部设置有外螺纹，在其外螺纹上设置有螺母(33)；
在超临界水冷堆管道(4)的端部设置有相同的外螺纹，竖直方向上的通道与超临界水冷堆管道(4)通过螺母(33)进行连接。


4.根据权利要求2所述的可视窗，其特征在于：所述安装孔(11)包括圆柱段(111)和曲面段(112)，
其中，所述曲面段(112)与流通通道(12)中水平方向上的通道联通，在所述曲面段(112)上设置有螺纹孔(31)；
所述窗口(2)通过螺栓(32)固定连接在安装孔(11)内。


5.根据权利要求1所述的可视窗，其特征在于：所述窗口(2)包括镜片(21)，所述镜片(21)为平面镜镜片或凸透镜镜片，
优选地，所述镜片(21)为凸透镜镜片，其中，凸透镜镜片包括双面凸透镜和平凸透镜。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，陈宁，胡成，张家磊，陈娟，丁锡嘉，
申请(专利权)人：东南大学，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32