一种高温反应堆中高温管道的隔热导热结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构，其设置于反应堆堆舱的墙体结构的高温管道的外侧，包括包裹在所述高温管道的外侧的第一纳米保温材料层以及设置于反应堆堆舱的墙体结构的普通混凝土层与第一纳米保温材料层之间的碳钢层。本实用新型专利技术的用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构采用包裹在高温管道上的纳米保温材料，隔绝大部分的热量，溢出的热量可通过碳钢层的高效导出，使得系统安全运行。本实用新型专利技术还提供了引入热管的隔热导热结构，通过热管的引入在高效导出热量的同时减轻了结构负重。导出热量的同时减轻了结构负重。导出热量的同时减轻了结构负重。

【技术实现步骤摘要】
一种高温反应堆中高温管道的隔热导热结构


[0001]本技术涉及隔热导热结构，具体涉及一种用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构。

技术介绍

[0002]某高温反应堆下堆舱的墙体结构由内而外依次是堆舱保温层、下安全容器、蛇纹石混凝土及普通混凝土。连接至反应堆本体的高温管道贯穿下堆舱墙体结构，延伸至下堆舱外。下堆舱墙体结构材料温度限值均明显低于这些高温管道的工作温度，因此需要对贯穿下堆舱墙体的高温管道进行隔热处理，以防止这些高温管道造成下堆舱墙体局部温度过高。这既需要考虑沿高温管道径向的隔热，又需要考虑沿轴向的散热，若不考虑散热，普通混凝土等结构靠近高温管道的部分可能会出现热点。另外，还需考虑结构负重、辐射屏蔽(要求墙体开孔≤400mm，这将限制保温层的厚度)等问题。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构，其安全、高效，且满足反应堆结构负重、辐射屏蔽等需求。
[0004]为了实现上述目的，本技术提供一种用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构，其设置于反应堆堆舱的墙体结构的高温管道的外侧，包括包裹在所述高温管道的外侧的第一纳米保温材料层以及设置于反应堆堆舱的墙体结构的普通混凝土层与第一纳米保温材料层之间的碳钢层。
[0005]所述第一纳米保温材料层的外径小于或等于400mm。
[0006]所述第一纳米保温材料层的外径为400mm。
[0007]所述碳钢层的厚度至少为10cm。
[0008]所述用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构还包括至少一部分与所述高温管道的轴向方向平行设置并且靠近所述高温管道的热管，且所述碳钢层的厚度小于10cm。
[0009]所述热管的至少一部分位于碳钢层的外侧且布置在碳钢层附近，所述碳钢层的厚度至多为3cm。
[0010]所述热管的至少一部分嵌设于碳钢层中，所述碳钢层的厚度至少为3cm。
[0011]所述热管的数量为多个，所述热管的外径为20mm，导热系数为30000W/m℃，总长度为1500mm，冷凝段的长度为400mm。
[0012]所述高温管道位于反应堆堆舱的墙体结构中，所述反应堆堆舱的墙体结构包括自反应堆堆舱内部依次向外设置的墙体保温层、安全容器、蛇纹石层和普通混凝土层，所述高温管道贯穿墙体保温层、安全容器、蛇纹石层和普通混凝土层。
[0013]在所述蛇纹石层和第一纳米保温材料层之间布置有第二纳米材料保温层。
[0014]本技术的用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构采用包裹在高温管道上的纳米保温材料，隔绝大部分的热量，溢出的热量可通过碳钢层的高效导出，使得系统安
全运行。同时，通过热管的引入在高效导出热量的同时减轻了结构负重，并通过纳米保温材料的外径设置仍然保证了辐射屏蔽。
附图说明
[0015]图1为根据本技术的一个实施例的用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构的整体结构示意图。
[0016]图2为热管在其至少一部分布置在碳钢层附近时的截面示意图。
[0017]图3为热管在其至少一部分嵌入碳钢层时的截面示意图。
[0018]10
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高温管道，20
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墙体保温层，30
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安全容器，40
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蛇纹石层，50
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普通混凝土层，1
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第一纳米保温材料层，2
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碳钢层，3
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热管。
具体实施方式
[0019]以下结合具体实施例，对本技术做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本技术而非用于限制本技术的范围。
[0020]如图1所示为根据本技术的一个实施例的用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构的整体结构示意图。如图1所示，所述用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构设置于高温管道10的外侧，所述高温管道10位于反应堆堆舱的墙体结构中，所述反应堆堆舱的墙体结构包括自反应堆堆舱内部依次向外设置的墙体保温层20、安全容器30、蛇纹石层40和普通混凝土层50。所述高温管道10贯穿墙体保温层20、安全容器30、蛇纹石层40和普通混凝土层50。其中，蛇纹石层40和普通混凝土层50是原本的墙体结构，用于沿堆舱的径向(图中水平方向)的隔热及辐射屏蔽，从而阻挡或减弱反应堆发出的大量中子和γ射线(电磁波)。
[0021]所述隔热导热结构包括包裹在高温管道10的外侧的第一纳米保温材料层1，设置于普通混凝土层50与第一纳米保温材料层1之间的碳钢层2。在图1中，高温管道的径向方向为图中竖直方向，高温管道的轴向方向为图中水平方向。
[0022]其中，高温管道10外包裹的一层第一纳米保温材料层1用于满足沿反应堆堆舱的墙体结构的轴向隔热、径向导热的实际需求。蛇纹石层40和普通混凝土层50都可屏蔽堆舱辐射，但是贯穿墙体的高温管道及为了隔热带来的第一纳米保温材料层的材料本身不具备屏蔽功能，因此，所述第一纳米保温材料层1的外径是有限制要求的，用以保证辐射屏蔽。具体来说，下堆舱屏蔽设计要求下堆舱混凝土辐射屏蔽层开孔直径≤400mm，而保温材料不具备辐射屏蔽功能，因此包裹在管道外表面的第一纳米保温材料层1的外径需小于或等于400mm。
[0023]若只考虑隔热，则厚度增加是有利的，但还需考虑辐射屏蔽，因此外径需要≤400mm。因此，在一些实施例中，为最大程度地隔热，第一纳米保温材料层1的外径为400mm。
[0024]但通过计算，此时保温层外壁面的温度仍超出部分墙体材料的限值(根据现有技术，安全容器的温度限值为125℃，蛇纹石的温度限值为200℃，普通混凝土的温度限值为70℃)。因此，本技术通过在普通混凝土层50与第一纳米保温材料层1之间的碳钢层2，即普通混凝土层50的内侧布置碳钢层2，碳钢层2本身既能将热量沿墙体径向导出，又能起到原来墙体的屏蔽辐射作用，从而阻挡或减弱反应堆发出的大量中子和γ射线(电磁波)。
[0025]同时，由于整体方案还需要满足下堆舱由内至外的保温隔热，所以在蛇纹石层40和第一纳米保温材料层1之间(即蛇纹石层40内侧)布置有厚度为100mm的第二纳米材料保温层4，该第二纳米材料保温层4在其径向和轴向上都起到了隔热的作用。
[0026]其中，第一纳米保温材料层1和第二纳米材料保温层4所采用的材料均是是指导热系数较低的材料，研究中所使用的纳米微孔保温材料的导热系数如下：200℃时导热系数为0.021W/mK，400℃时导热系数为0.025W/mK，600℃时导热系数为0.028W/mK，800℃时导热系数为0.034W/mK。
[0027]在一些实施例中，所述用于高温反应堆中高温管道的隔热导热结构还包括至少一部分与所述高温管道10的轴向方向平行设置并且靠近所述高温管道10的热管3。通过热管3的设置，在减小碳钢层2厚度的同时，引入导热性能好、结构简单的热管进行导热，以优化结构，同时通过厚度较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温反应堆中高温管道的隔热导热结构，其设置于反应堆堆舱的墙体结构的高温管道（10）的外侧，其特征在于，包括包裹在所述高温管道（10）的外侧的第一纳米保温材料层（1）以及设置于反应堆堆舱的墙体结构的普通混凝土层（50）与第一纳米保温材料层（1）之间的碳钢层（2）。2.根据权利要求1所述的高温反应堆中高温管道的隔热导热结构，其特征在于，所述第一纳米保温材料层（1）的外径小于或等于400 mm。3.根据权利要求2所述的高温反应堆中高温管道的隔热导热结构，其特征在于，所述第一纳米保温材料层（1）的外径为400 mm。4.根据权利要求1所述的高温反应堆中高温管道的隔热导热结构，其特征在于，所述碳钢层（2）的厚度至少为10 cm。5.根据权利要求1所述的高温反应堆中高温管道的隔热导热结构，其特征在于，还包括至少一部分与所述高温管道（10）的轴向方向平行设置并且靠近所述高温管道（10）的热管（3），且所述碳钢层的厚度小于10 cm。6.根据权利要求5所述的高温反应堆中高温管道的隔热导热结构，其特征在于，所述热管（3）的至少一部分位于碳钢层（2）的外侧且布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，邹杨，杨洋，戴叶，周翀，徐洪杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：新型
国别省市：