一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器，包括从外到内依次设置的筒体和冷却剂中央上升管；冷却剂中央上升管外侧自上而下分别设有上管板和下管板，所述上管板和下管板均分别连接于冷却剂中央上升管外侧和筒体内侧；上管板、下管板、冷却剂中央上升管外侧和筒体内侧合围成二次侧给水及蒸汽空间；二次侧给水及蒸汽空间内设有若干传热管束，若干传热管束的上下端分别贯穿所述上管板和下管板；冷却剂中央上升管自下而上、传热管束自上而下依次构成反应堆冷却剂循环流道；冷却剂中央上升管和传热管束均为直管。采用本方案，通过内置式直管，使其体积紧凑，造价低，且二次侧水装量更大，蓄热能力及事故缓解能力更强。更强。更强。

【技术实现步骤摘要】
一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器


[0001]本专利技术涉及核能应用蒸汽发生器
，具体涉及一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器。

技术介绍

[0002]小型堆具有较高的安全性，但一直面临经济性难题。近年来，美国能源部及国际原子能机构提出了反应堆模块化的设计概念，试图通过模块化的设计，在获得高安全性的同时，提高小型堆的经济性。直流蒸汽发生器不需要汽水分离装置，结构简单，体积比自然循环式蒸汽发生器更加紧凑高效，可产生过热蒸汽，可提高汽轮机的热效率及可靠性。直流蒸汽发生器有管内直流和管外直流两大类。国内外小型堆大都采用螺旋管管内直流蒸汽发生器，如韩国的SMART一体化小型堆、阿根廷的CAREM一体化小型堆、美国的NUSCALE一体化小型堆、中国的高温气冷堆等。螺旋管管内直流蒸汽发生器导致反应堆压力容器体积大，造价高，运输困难。螺旋管或套管式管内直流蒸汽发生器二次侧水装量小，蓄热能力及事故缓解能力低，低功率低流量区普遍存在管间脉动危害。更为棘手的是螺旋管或套管式管内直流蒸汽发生器的传热管几乎都不能进行在役检查，可维修性差。
[0003]传统的蒸汽发生器大都采用的Inconel
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690镍基合金材料U形传热管，蒸汽发生器均位于堆外。对于蒸汽发生器内置于反应堆压力容器内，因体积功率密度低会造成反应堆压力容器体积大，运输困难，造价高。镍基合金材料在长期高温辐照运行环境下会产生含有
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Co的高放腐蚀产物，导致反应堆一回路的放射性水平较高。
[0004]传统的核反应堆一回路系统稳压器及蒸汽发生器均是独立设置，稳压器在工程上可见电加热式蒸汽稳压器及苏联核动力船用气罐式稳压器应用业绩。气罐式稳压器一般用氮气作为保护气体。反应堆内水受辐照分解会产生氢和氧，氮气在高温高压环境下能与氢催化反应生成NH3，NH3经一系列氧化反应后进一步生成硝酸。在冷却剂中，硝酸会加剧反应堆结构材料及燃料包壳材料的腐蚀，对反应堆冷却剂水化学控制带来难度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器，采用本方案，通过内置式直管，使其体积紧凑，造价低，且二次侧水装量更大，蓄热能力及事故缓解能力更强。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器，包括从外到内依次设置的筒体和冷却剂中央上升管；
[0008]所述冷却剂中央上升管外侧自上而下分别设有上管板和下管板，所述上管板和下管板均分别连接于冷却剂中央上升管外侧和筒体内侧；
[0009]所述上管板、下管板、冷却剂中央上升管外侧和筒体内侧合围成二次侧给水及蒸汽空间；
[0010]所述二次侧给水及蒸汽空间内设有若干传热管束，若干所述传热管束的上下端分别贯穿所述上管板和下管板；
[0011]所述冷却剂中央上升管内自下而上、所述传热管束管内自上而下依次构成反应堆冷却剂循环流道；所述冷却剂中央上升管和传热管束均为直管。
[0012]相对于现有技术中，螺旋管管内直流蒸汽发生器导致反应堆压力容器体积大，造价高，运输困难，且二次侧水装量小，并几乎都不能进行传热管在役检查，可维修性差的问题，本方案提供了一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器，其中冷却剂中央上升管设置于筒体内部，且优选为同轴设置，在冷却剂中央上升管的外侧设有上管板和下管板，上管板和下管板优选为和筒体内侧一体成型，上管板和下管板用于封闭冷却剂中央上身管和筒体之间间隙的上下端，从而合围成二次侧给水及蒸汽空间，其中上管板和下管板均优选为分别和冷却剂中央上身管的上下端齐平；在二次侧给水及蒸汽空间内设有若干传热管束，传热管束的上下端分别贯穿上管板和下管板，且冷却剂中央上升管和传热管束均为直管，此时，冷却剂中央上升管将下部反应堆的冷却剂自下而上传输，冷却剂从冷却剂中央上升管的上端折返到上管板，从而进入传热管束上端，传热管束自上而下传输冷却剂，并将热量传递给管外的二次侧给水，冷却剂从冷却剂中央上升管下端的下管板流出，并再次进入下部反应堆中，形成反应堆冷却剂循环流道。
[0013]以上设置，旨在实现：通过设置直管传输，使本蒸汽发生器体积紧凑，可实现模块化制造、模块化运输、模块化安装、模块化更换；消除螺旋管、套管等管内直流蒸汽发生器固有的管间脉动、管屏脉动等流动不稳定性，从而消除传热管疲劳破坏、管壁超温及机械应力破坏等脉动危害；二次侧水装量更大，蓄热能力及事故缓解能力更强；可从蒸汽发生器的上管板、下管板对传热管进行在役检查及堵管操作，可维修性好，彻底解决传统的螺旋管直流蒸汽发生器、套管式直流蒸汽发生器可维修性差的难题。
[0014]进一步优化，还包括上封头，所述上封头用于封闭所述筒体上端，所述上封头内带有和所述冷却剂中央上升管上端连通的稳压空间，所述稳压空间内填充有氦气；用于将蒸汽发生器上封头功能扩展具有内置稳压功能，使稳压器功能融于蒸汽发生器的设计，大幅简化系统设备。
[0015]进一步优化，还包括套筒；所述套筒同轴设于所述筒体和所述冷却剂中央上升管之间，若干所述传热管束均位于所述套筒和冷却剂中央上升管之间；所述筒体侧面设有主给水接管和主蒸汽接管，所述主给水接管和所述套筒下端连通，所述主蒸汽接管和所述套筒上端连通；用于形成二次侧给水通道，并排出蒸汽。
[0016]进一步优化，还包括给水环腔，所述给水环腔设于所述套筒和筒体之间，所述主给水接管依次与所述给水环腔和套筒下端连通，所述给水环腔的上端封闭设有给水蒸汽隔板，所述主给水接管和主蒸汽接管分设于所述给水蒸汽隔板上下两侧；用于实现高效换热，并分隔二次侧给水和蒸汽的进出口。
[0017]进一步优化，所述给水环腔下端设有底板，所述底板两端分别连接于所述筒体内侧和套筒外侧；所述底板上均布有若干水流分配孔；用于避免蒸汽发生器传热管给水的不均匀性。
[0018]进一步优化，还包括三叶梅花孔支撑板，所述三叶梅花孔支撑板用于连接所述套筒和冷却剂中央上升管；沿所述套筒高度方向，所述套筒内间隔均布有若干三叶梅花孔支
撑板；用于固定筒体。
[0019]进一步优化，所述筒体下端的底座法兰坐落于反应堆压力容器上；由于传统的蒸汽发生器内置于反应堆压力容器内，因体积功率密度低会造成反应堆压力容器体积大，运输困难，造价高的问题，本方案的蒸汽发生器通过筒体的底座法兰直接坐在反应堆压力容器上，使带内置稳压功能的管外直流蒸汽发生器与反应堆压力容器筒体各自作为一个模块由工厂制造，可实现模块化运输，现场快速装配。
[0020]进一步优化，还包括锥形罩，所述锥形罩的小径端和所述冷却剂中央上升管下端连接，所述锥形罩的大径端和反应堆堆芯的冷却剂出口连通；用于将反应堆堆芯中的冷却剂汇聚到冷却剂中央上升管内。
[0021]进一步优化，所述锥形罩的大径端和反应堆堆芯的冷却剂出口的连接位置处设有C型密封环；通过上述设置，可显著减小蒸汽发生器冷却剂出入口的旁通流量。
[0022]进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器，其特征在于，包括从外到内依次设置的筒体(2)和冷却剂中央上升管(9)；所述冷却剂中央上升管(9)外侧自上而下分别设有上管板(4)和下管板(5)，所述上管板(4)和下管板(5)均分别连接于冷却剂中央上升管(9)外侧和筒体(2)内侧；所述上管板(4)、下管板(5)、冷却剂中央上升管(9)外侧和筒体(2)内侧合围成二次侧给水及蒸汽空间；所述二次侧给水及蒸汽空间内设有若干传热管束(6)，若干所述传热管束(6)的上下端分别贯穿所述上管板(4)和下管板(5)；所述冷却剂中央上升管(9)管内自下而上、所述传热管束(6)管内自上而下依次构成反应堆冷却剂循环流道；所述冷却剂中央上升管(9)和传热管束(6)均为直管。2.根据权利要求1所述的一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器，其特征在于，还包括上封头(1)，所述上封头(1)用于封闭所述筒体(2)上端，所述上封头(1)内带有和所述冷却剂中央上升管(9)上端连通的稳压空间，所述稳压空间内填充有氦气。3.根据权利要求1所述的一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器，其特征在于，还包括套筒(10)；所述套筒(10)同轴设于所述筒体(2)和所述冷却剂中央上升管(9)之间，若干所述传热管束(6)均位于所述套筒(10)和冷却剂中央上升管(9)之间；所述筒体(2)侧面设有主给水接管(12)和主蒸汽接管(11)，所述主给水接管(12)和所述套筒(10)下端连通，所述主蒸汽接管(11)和所述套筒(10)上端连通。4.根据权利要求3所述的一种带内置稳压功能的新型管外直流高效蒸汽发生器，其特征在于，还包括给水环腔(14)，所述给水...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦忠，宋丹戎，李庆，成翔，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：