本發(fā)明涉及核電站領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于核電站的蓄壓安注水箱的水力學(xué)部件、及使用該水力學(xué)部件的蓄壓安注水箱。

背景技術(shù)：
為了保證核電站的安全運(yùn)行，反應(yīng)堆安全注入系統(tǒng)是必不可少的。通常，反應(yīng)堆安全注入系統(tǒng)由高壓安注、中壓安注和低壓安注三個(gè)子系統(tǒng)組成。根據(jù)事故工況下堆芯冷卻系統(tǒng)的降壓情況，在不同的壓力下分別投入運(yùn)行。其中，安注箱系統(tǒng)為中壓安注系統(tǒng)，且具有非能動的特性。在失水事故情況下，一旦一回路系統(tǒng)的壓力低于安注箱的注入壓力時(shí)，安注箱內(nèi)的氮?dú)鈮毫κ鼓嬷归y打開，安注箱系統(tǒng)便投入運(yùn)行。在發(fā)生大破口失水事故時(shí)，一回路壓力大幅度下降，應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)的三個(gè)子安注系統(tǒng)將全部投入運(yùn)行。啟動高壓安注泵和低壓安注泵會存在一定的時(shí)間延遲，且流量也受限制，而此時(shí)，安注箱系統(tǒng)可以可靠、迅速地向堆芯注入大量含硼水，以滿足堆芯冷卻的需要，并在再淹沒的早期移出堆芯余熱及金屬結(jié)構(gòu)的潛在熱，保證堆芯得到及時(shí)冷卻。目前電站廣泛使用的蓄壓安注箱，其流量只有大流量一個(gè)模式，因此在實(shí)現(xiàn)堆芯再淹沒后，持續(xù)的大流量安注水會通過破口流出反應(yīng)堆壓力容器，從而導(dǎo)致安注水的損失。為了有效利用這部分安注水，一種新型的具有兩階段流量變化的蓄壓安注箱被研制出來，并被用于反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中。如日本三菱重工，早在1986年便設(shè)計(jì)出了一種先進(jìn)安注箱的原型，同時(shí)申請了美國專利7920667號，如圖1所示，通過設(shè)置形成一定夾角的大流量管1和小流量管2，使得來流在交混室3中交混，來控制流速，從而實(shí)現(xiàn)流量的控制。然而，日本三菱公司的安注箱的大流量階段的噴嘴有限，為一個(gè)。這樣，在大流速階段，由于流動沖擊的原因，導(dǎo)致設(shè)備易于發(fā)生振動，為產(chǎn)品的安全工作增加了不可靠因素。在小流量階段，日本三菱公司的設(shè)計(jì)也只有一個(gè)噴嘴，因此渦旋的穩(wěn)定性難以形成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的、用于蓄壓安注水箱的水力學(xué)部件。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的、用于蓄壓安注水箱。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種蓄壓安注水箱的水力學(xué)部件，包括具有入口段和出口段的立管，設(shè)置在所述出口段處、設(shè)有出流孔的渦旋腔，以及固定設(shè)置在立管出口段附近、并將出口段的水流沿一定方向引導(dǎo)至所述渦旋腔上部入口邊緣處的導(dǎo)流組件；所述渦旋腔沿周向設(shè)有貫穿其側(cè)壁的小流量入水口。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱的水力學(xué)部件中，所述立管出口段為環(huán)形的大流量噴嘴；所述渦旋腔為圓形的渦旋腔。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱的水力學(xué)部件中，所述立管的出口段為錐形連接段，并與所述渦旋腔緊密相接；所述渦旋腔的內(nèi)徑大于所述立管的內(nèi)徑。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱的水力學(xué)部件中，所述導(dǎo)流組件包括位于所述錐形連接段內(nèi)的導(dǎo)流錐、以及位于所述渦旋腔內(nèi)的圓柱段；所述導(dǎo)流錐的外徑小于所述錐形連接段的內(nèi)徑；所述圓柱段的外徑小于所述渦旋腔的內(nèi)徑，并且，所述圓柱段與所述出流孔之間設(shè)有與所述小流量入水口相對的混流空間。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱的水力學(xué)部件中，所述小流量入水口與所述渦旋腔的圓弧相切；所述圓柱段的外圍設(shè)有導(dǎo)流葉片，所述導(dǎo)流葉片與水平面成一定傾斜角 度，使得分別經(jīng)所述導(dǎo)流錐導(dǎo)流及所述小流量入水口導(dǎo)流進(jìn)入渦旋腔的兩部分流體可以充分交混，交混后的流體在渦旋腔內(nèi)并沒有形成渦旋，而是徑直指向所述出流孔。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱的水力學(xué)部件中，所述立管出口段設(shè)有錐形導(dǎo)流段；并且所述出流孔位于所述渦旋腔的中心位置。本發(fā)明還提供一種蓄壓安注水箱，包括密封承壓的水箱主體、以及安注水管；還包括設(shè)置在所述水箱主體內(nèi)的水力學(xué)部件；所述水力學(xué)部件包括具有入口段和出口段的立管，設(shè)置在所述立管出口段處、設(shè)有出流孔的渦旋腔，以及設(shè)置在所述出口段與所述渦旋腔之間、將所述出口段的水流沿一定方向引導(dǎo)至所述渦旋腔上部入口邊緣處的導(dǎo)流組件；所述渦旋腔沿周向設(shè)有貫穿其側(cè)壁的小流量入水口，所述出流孔與所述安注水管連通。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱中，所述立管為環(huán)形的立管；所述渦旋腔為圓形的渦旋腔；所述立管的出口段為錐形連接段，與所述渦旋腔緊密相接；所述渦旋腔的內(nèi)徑大于所述立管的內(nèi)徑。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱中，所述導(dǎo)流組件包括位于所述錐形連接段的導(dǎo)流錐、以及位于所述渦旋腔內(nèi)的圓柱段；所述導(dǎo)流錐的外徑小于所述錐形連接段的內(nèi)徑；所述圓柱段的外徑小于所述渦旋腔的內(nèi)徑，并且，所述圓柱段與所述出流孔之間設(shè)有與所述小流量入水口相對的混流空間；所述小流量入水口與所述渦旋腔的圓弧相切；所述圓柱段的外圍設(shè)有導(dǎo)流葉片，所述導(dǎo)流葉片的傾斜角度使得經(jīng)所述導(dǎo)流錐導(dǎo)流進(jìn)入渦旋腔與所述小流量入水口進(jìn)入渦旋腔的兩部分流體在腔室內(nèi)進(jìn)行攪混，最終攪混后的流體指向所述出流孔。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱中，所述入口段設(shè)有錐形導(dǎo)流段；并且所述出流孔位于所述渦旋腔的中心位置。實(shí)施本發(fā)明具有以下有益效果：通過導(dǎo)流組件將水流引導(dǎo)至渦旋腔的上部 入水，水流在水力學(xué)部件內(nèi)更為均勻，從而降低了運(yùn)行的不穩(wěn)定性；同時(shí)，由于小流量入水口設(shè)置在渦旋腔的側(cè)面，與立管入水口不在同一個(gè)平面，因此，可以獲得較為理想的大小流量比，從而可以更為合理的分配安注流量，延長安注時(shí)間，降低對能動設(shè)備的要求，增加反應(yīng)堆的安全性。附圖說明下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：圖1是現(xiàn)有技術(shù)的安注箱水力學(xué)部件的截面示意圖；圖2是本發(fā)明的蓄壓安注箱的截面示意圖；圖3是本發(fā)明的水力學(xué)部件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的水力學(xué)部件的截面局部示意圖；圖5是本發(fā)明的蓄壓安注箱的橫向剖視示意圖；圖6是本發(fā)明的蓄壓安注箱的渦旋腔位置處的橫向剖視示意圖。具體實(shí)施方式如圖2-6所示，是本發(fā)明的蓄壓安注水箱的一個(gè)實(shí)施例，包括密封承壓的水箱主體10、安注水管20、以及設(shè)置在水箱主體10內(nèi)的水力學(xué)部件30，可用于安注箱系統(tǒng)中，為核電站事故工況下提供安注水流?？梢岳斫獾模渲黧w10和安注水管20可以采用現(xiàn)有的核電站的安注水箱、安注水管20，在此不作贅述。如圖3、4所示，是本發(fā)明的水力學(xué)部件30的一個(gè)實(shí)施例，該水力學(xué)部件30可以使得蓄壓安注水箱在事故初期提供大流量安注水，以快速回復(fù)堆芯燃料區(qū)的水位，后期自動轉(zhuǎn)換為小流速，從而可以減少從破口位置流失的水，延長安注時(shí)間，降低對能動設(shè)備的要求，增加反應(yīng)堆的安全性。如圖所示，該水力學(xué)部件30包括立管31、渦旋腔32以及導(dǎo)流組件34等，固定設(shè)置在水箱主體10內(nèi)。該立管設(shè)有入口段和出口段，可以使流體在其出口段為環(huán)形的大流量噴嘴，形成環(huán)流。該立管豎直于水箱主體10的中部，大流量注水階段，水箱主體10上部的較高水位的水能快速的進(jìn)入到立管31中。進(jìn)一步的，該入口段設(shè) 有錐形導(dǎo)流段311，可以將大流速時(shí)的高速流體導(dǎo)向立管31，降低阻力，并降低大小流量轉(zhuǎn)換時(shí)的液面波動。該立管出口段與渦旋腔32連接，將水流注入到渦旋腔32中。在本實(shí)施例中，該出口段為錐形連接段312，與渦旋腔32緊密相接，從而可以將來流平穩(wěn)的導(dǎo)入到渦旋腔32中?？梢岳斫獾模隹诙闻c渦旋腔32的之間的連接段也可以根據(jù)需要設(shè)置成不同形狀。該渦旋腔32連接在出口段，為圓形的渦旋腔32，并且其內(nèi)徑大于立管31的內(nèi)徑，以便來自立管31和小流量入水口33的水流的交混。并且，在渦旋腔32的中心位置開設(shè)有出流孔322，與安注水管20連接，從而將交混后的水流通過安注水管20導(dǎo)出，進(jìn)行事故安注。該導(dǎo)流組件34固定設(shè)置在出口段與渦旋腔32之間的內(nèi)部空間內(nèi)，將來自出口段的水流引導(dǎo)至渦旋腔32上部入水口，從而形成環(huán)形進(jìn)流，使得進(jìn)流更為均勻，從而降低了運(yùn)行的不穩(wěn)定性。如圖4所示，該導(dǎo)流組件34包括導(dǎo)流錐341和圓柱段342。該導(dǎo)流錐341位于立管31的錐形連接段312內(nèi)，并且外徑小于錐形連接段312的內(nèi)徑，從而使得流體可以在導(dǎo)流錐341和導(dǎo)流葉片343的共同作用下，注入渦旋腔32。圓柱段342則位于渦旋腔32上部，圓柱段342的外徑小于渦旋腔32的內(nèi)徑，并且，在圓柱段342的外圍設(shè)有導(dǎo)流葉片343。經(jīng)過導(dǎo)流葉片343的流體與從小流量入水口33進(jìn)入的流體在渦旋腔32內(nèi)進(jìn)行攪混，混合后的流體指向出流孔322。該導(dǎo)流葉片343與水平面成一定傾斜角度，導(dǎo)流葉片343的傾斜角度可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，使得分別經(jīng)導(dǎo)流錐341導(dǎo)流及小流量入水口33導(dǎo)流進(jìn)入渦旋腔32的兩部分流體可以充分交混，交混后的流體在渦旋腔32內(nèi)并沒有形成渦旋，而是徑直指向出流孔322，經(jīng)安注水管20排出。該小流量入水口33開設(shè)在渦旋腔32的側(cè)面周沿，并貫穿渦旋腔32的側(cè)壁，從而引入低水位的水流。該小流量入水口33與渦旋腔32的圓弧相切，以便于與立管31的進(jìn)流進(jìn)行混流后，指向出流孔322。進(jìn)一步的，在圓柱段342與出流孔322之間還設(shè)有混流空間321，該混流空間321與小流量入水口33相對，以便進(jìn)行混流。在大流量注入階段，蓄壓安注箱內(nèi)的水在上部氮?dú)鈮毫Φ淖饔孟?，安注水將通過兩個(gè)途徑進(jìn)入渦旋腔32，一是通過上部立管31的出口段，；另外一方面，一部分流體直接進(jìn)入小流量入水口33，將從立管31和小流量入水口33同時(shí)進(jìn)入渦旋腔32，并在渦旋腔32的混流空間321內(nèi)通過動量交換，形成指向渦旋腔32中央出流孔322的有序流動，從而實(shí)現(xiàn)大流速的低阻流動。在小流量注入階段，只有小流量入水口33有流體注入水力學(xué)部件30內(nèi)部，在渦旋腔32內(nèi)的混流空間321內(nèi)形成漩渦，增大了流體的沿程阻力，之后流體從排水口排出，流量較小。在本實(shí)施例的水力學(xué)部件30至少具有特點(diǎn)：1）采用環(huán)縫布置及導(dǎo)流葉片，使水力學(xué)部件進(jìn)流更加均勻，易于獲得穩(wěn)定的流動和流量；2）由于大流量入流穩(wěn)定流場的獲得，可以降低流致振動的影響，設(shè)備運(yùn)行的機(jī)械振動將大大降低；3）由于設(shè)置在蓄壓安注箱內(nèi)部，因此既可以用于新型反應(yīng)堆，也可以用于既有電站的改造。4）該水力學(xué)部件30沒有運(yùn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，其大小流量的形成不需要外部控制，因此可以提高核電站的非能動安全；5）渦旋腔的側(cè)壁為可拆卸設(shè)計(jì)，無需整塊的面板，易于生產(chǎn)，同時(shí)又利于小流量入水口結(jié)構(gòu)的優(yōu)化?？梢岳斫獾?，上述各技術(shù)特征可以任意組合使用而不受限制。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。