一種一體式可調(diào)節(jié)流量有窗靶件系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種一體式可調(diào)節(jié)流量有窗靶件系統(tǒng)，屬于新型核能系統(tǒng)部件。
【背景技術(shù)】
[0002]加速器驅(qū)動(dòng)次臨界反應(yīng)堆(AcceleratorDriven Sub-critical System，ADS)是目前嬗變放射性核廢料、有效利用核資源及產(chǎn)出核能的有力工具，是裂變核能可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)先技術(shù)途徑。ADS系統(tǒng)包含強(qiáng)流質(zhì)子加速器、液態(tài)金屬散裂革E和液態(tài)金屬冷卻次臨界反應(yīng)堆3大子系統(tǒng)。散裂靶連接加速器與次臨界反應(yīng)堆，為次臨界堆芯提供外源中子，是ADS系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。目前，散裂靶主要分為固體靶、液態(tài)有窗靶、液態(tài)無(wú)窗靶。針對(duì)固態(tài)散裂靶中結(jié)構(gòu)材料的能量移出、散裂材料損傷和靶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大等問(wèn)題和液態(tài)無(wú)窗散裂靶的不穩(wěn)定性、無(wú)法保證加速器安全運(yùn)行問(wèn)題。液態(tài)有窗散裂靶具有相對(duì)安全、流場(chǎng)穩(wěn)定、易于更換的特點(diǎn)。
[0003]目前，液態(tài)鉛鉍有窗散裂靶的冷卻形式主要分為兩種，主回路冷卻與獨(dú)立回路冷卻。主回路冷卻式散裂靶件具有良好的中子經(jīng)濟(jì)性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易更換，本發(fā)明中的鉛鉍散裂靶采用主回路冷卻系統(tǒng)，反應(yīng)堆面臨著隨著燃耗加深，靶區(qū)和反應(yīng)堆堆芯之間產(chǎn)生熱量不同的問(wèn)題，散裂靶與反應(yīng)堆堆芯對(duì)冷卻劑的需求不同，堆芯內(nèi)部具有高溫高輻照的特點(diǎn)，不適合使用復(fù)雜機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)流量，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可以解決這個(gè)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種一體式可調(diào)節(jié)流量有窗靶件系統(tǒng)，其在滿足散裂靶功能性要求的同時(shí)，可以提供流量調(diào)節(jié)功能，滿足ADS系統(tǒng)全壽期內(nèi)的功率帶出。
[0005]本發(fā)明提供一種一體式可調(diào)節(jié)流量有窗靶件系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)位于反應(yīng)堆堆芯中央，包括質(zhì)子束管2、靶件外管套3和堆芯支撐板6，靶件外管套3包圍位于中心的質(zhì)子束管2，兩者頂端通過(guò)法蘭固定，并且安裝在對(duì)頂蓋上。堆芯支撐板6位于靶件外管套3底部，靶件外管套3下端插入堆芯支撐板6凹槽中。
[0006]靶件外管套安裝在堆頂蓋上與質(zhì)子束管形成一個(gè)整體并相對(duì)于對(duì)頂蓋可以旋轉(zhuǎn)。靶件外管套3下端插入堆芯支撐板旋轉(zhuǎn)凹槽8中并可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)。靶件外管套3底部開有流量調(diào)節(jié)孔5，上部1900 ± 5mm處開有冷卻劑排出口孔I，堆芯支撐板6上開有旋轉(zhuǎn)凹槽8和冷卻劑入口孔7，旋轉(zhuǎn)凹槽8用來(lái)固定靶件外管套3。
[0007]冷卻劑入口孔7:用于為靶提供可供調(diào)節(jié)的穩(wěn)定流速的冷卻劑。
[0008]流量調(diào)節(jié)孔5:通過(guò)流量調(diào)節(jié)孔與冷卻劑入口孔相對(duì)移動(dòng)來(lái)改變孔的面積，從而達(dá)到改變冷卻劑流量大小的目的。
[0009]散裂靶流道4:由質(zhì)子束管2與靶件外管套3之間的空間組成，將產(chǎn)生的熱量由排出口流出。
[0010]其中，靶件外管套3上流量調(diào)節(jié)孔5與堆芯支撐板6的冷卻劑入口孔7尺寸一致。
[0011]靶件外管套3下端插入堆芯支撐板6的旋轉(zhuǎn)凹槽8中，并且靶件外管套3相對(duì)堆芯支撐板6旋轉(zhuǎn)。
[0012]較佳地，冷卻劑入口孔7采用圓形開孔，從支撐板圓心到邊緣三層分布，每層中心冷卻孔半徑為40 ± 5mm，第二層均勻分布8個(gè)冷卻孔，半徑為15 ± 5mm第三層均勻分布8個(gè)冷卻孔，半徑為10 ± 5mm。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明一體式可調(diào)節(jié)流量有窗靶件系統(tǒng)，在加速器驅(qū)動(dòng)次臨界反應(yīng)堆中，針對(duì)主回路冷卻有窗靶系統(tǒng)，反應(yīng)堆面臨著隨著燃耗加深，靶區(qū)和反應(yīng)堆堆芯之間產(chǎn)生熱量不同的問(wèn)題，散裂靶與反應(yīng)堆堆芯對(duì)冷卻劑的需求不同，可以利用具有流量調(diào)節(jié)裝置的有窗靶件系統(tǒng)來(lái)合理分配流量來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。而現(xiàn)有采用一體式冷卻回路的有窗靶系統(tǒng)，無(wú)法單獨(dú)調(diào)節(jié)散裂靶部分的單獨(dú)流量，只能通過(guò)調(diào)節(jié)主泵功率調(diào)節(jié)總體流量大小。而本發(fā)明可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)散裂靶外套管做到單獨(dú)調(diào)節(jié)散裂靶的冷卻劑流量。本發(fā)明的靶流量分配裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟而且制造難度低，非常適合工程應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為有窗靶件結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為有窗靶件局部放大圖；
[0016]圖3為有窗靶系統(tǒng)框架圖；
[0017]圖4a為流量調(diào)節(jié)孔半開狀態(tài)俯視圖；
[0018]圖4b為流量調(diào)節(jié)孔全開狀態(tài)俯視圖。
[0019]1.冷卻劑排出口孔，2.質(zhì)子束管，3.靶件外管套，4.散裂靶流道，5.流量調(diào)節(jié)孔，6.堆芯支撐板，7.冷卻劑入口孔，8.旋轉(zhuǎn)凹槽，9.堆頂蓋，10.反應(yīng)堆堆芯，11.有窗散裂靶，12.堆芯，13.換熱器，14.空冷塔，15.給水泵，16.質(zhì)子加速器，17.鉛鉍合金，18.冷卻水，19.空氣。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明包括質(zhì)子束管2、靶件外管套3和堆芯支撐板6，質(zhì)子束管2頂部與靶件外管套3頂部通過(guò)法蘭連接，靶件外管套3安裝在堆芯支撐板6的旋轉(zhuǎn)凹槽中。
[0021]如圖2所示，本發(fā)明的一種一體式可調(diào)節(jié)流量有窗靶件系統(tǒng)，其整體結(jié)構(gòu)緊湊，可以應(yīng)用在加速器次臨界系統(tǒng)中。質(zhì)子加速器16產(chǎn)生高能質(zhì)子束通過(guò)堆頂蓋9進(jìn)入堆芯12，由質(zhì)子束管2進(jìn)入有窗散裂靶11轟擊鉛鉍合金產(chǎn)生中子，中子進(jìn)入反應(yīng)堆堆芯10產(chǎn)生增值和嬗變反應(yīng)。鉛鉍合金17從堆芯支撐板6的冷卻劑入口孔7進(jìn)入散裂靶講質(zhì)子轟擊產(chǎn)生的熱量帶出，途經(jīng)堆芯圍桶的流量調(diào)節(jié)孔5進(jìn)行流量控制、質(zhì)子束管2與靶件外管套3組成的散裂靶流道4。整個(gè)靶件外管套3安裝在堆芯支撐板6的旋轉(zhuǎn)凹槽8中，最后通過(guò)堆芯圍桶上的冷卻劑排出口孔I進(jìn)入堆芯，再由換熱器13將冷卻劑多余熱量帶出反應(yīng)堆經(jīng)由給水泵15驅(qū)動(dòng)的外冷卻回路冷卻水18至空冷塔14排到空氣19中。
[0022]如圖4a和4b所示。通過(guò)旋轉(zhuǎn)靶件外管套3來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入散裂靶流道4的冷卻劑入口面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻劑流量的目的。
[0023]靶件外管套3主要由圍桶隔離板、流量分配孔5、冷卻劑排出口孔I以及頂部法蘭盤組成，圍桶隔離板用于分隔反應(yīng)堆堆芯區(qū)和散裂靶靶區(qū)。流量調(diào)節(jié)孔5用于控制進(jìn)入散裂靶流道4的冷卻劑。堆芯支撐板6實(shí)際上是一塊圓形金屬板，用于支撐反應(yīng)堆堆芯6和靶件外管套3。主要由冷卻劑入口孔7、旋轉(zhuǎn)凹槽8和堆芯支撐板6組成。
[0024]所述靶件外管套3可以相對(duì)堆芯支撐板6旋轉(zhuǎn)，并且靶件外管套3下端插入堆芯支撐板6的旋轉(zhuǎn)凹槽8中；通過(guò)旋轉(zhuǎn)，從而可以改變冷卻劑入口面積的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻劑流量的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種一體式可調(diào)節(jié)流量有窗靶件系統(tǒng)，其特征在于:包括質(zhì)子束管(2)、堆頂蓋(9)、靶件外管套⑶和堆芯支撐板(6)，所述質(zhì)子束管⑵與靶件外管套(3)同心安裝，靶件外管套(3)通過(guò)頂部法蘭固定在堆頂蓋(9)上，與質(zhì)子束管(2)成為一個(gè)整體，并相對(duì)于對(duì)頂蓋(9)可以旋轉(zhuǎn)；并且質(zhì)子束管(2)與靶件外管套(3)之間的空間組成散裂靶流道(4)，散裂靶流道⑷將產(chǎn)生的熱量由排出口流出；整個(gè)有窗靶件系統(tǒng)位于堆芯(10)圓心部位；堆芯支撐板(6)位于靶件外管套(3)底部，靶件外管套(3)下端插入堆芯支撐板(6)的旋轉(zhuǎn)凹槽(8)中；所述靶件外管套(3)相對(duì)堆芯支撐板(6)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)，改變冷卻劑入口面積的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻劑流量的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式可調(diào)節(jié)流量有窗靶件系統(tǒng)，其特征在于:所述靶件外管套(3)底部開有流量調(diào)節(jié)孔(5)，流量調(diào)節(jié)孔(5)與堆芯支撐板(6)的冷卻劑入口孔(7)尺寸上下一一對(duì)齊且相一致，通過(guò)流量調(diào)節(jié)孔與冷卻劑入口孔相對(duì)移動(dòng)來(lái)改變孔的面積，從而達(dá)到改變冷卻劑流量大小的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式可調(diào)節(jié)流量有窗靶件系統(tǒng)，其特征在于:所述堆芯支撐板(6)上開有旋轉(zhuǎn)凹槽⑶和冷卻劑入口孔(7)，旋轉(zhuǎn)凹槽⑶用來(lái)固定靶件外管套(3)，冷卻劑入口孔(7)用于為靶提供可供調(diào)節(jié)的穩(wěn)定流速的冷卻劑。
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種一體式可調(diào)節(jié)流量有窗靶件系統(tǒng)，包括靶件外管套、質(zhì)子束管和堆芯支撐板。靶件外管套包圍位于中心的質(zhì)子束管，頂端通過(guò)法蘭固定在堆頂蓋上形成一個(gè)整體相對(duì)于堆芯支撐板旋轉(zhuǎn)。在主回路冷卻鉛鉍靶系統(tǒng)中，反應(yīng)堆功率瞬變的時(shí)候，靶需要的冷卻流量可能和反應(yīng)堆不一致，這種情況就需要一種可以隨時(shí)調(diào)節(jié)靶冷卻劑流量的裝置以確保靶的安全性。本發(fā)明能夠提供一種調(diào)節(jié)靶冷卻劑流量的裝置以滿足靶冷卻需要。
【IPC分類】H05H6-00, G21G1-06
【公開號(hào)】CN104733068
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510128823
【發(fā)明人】仇若翔, 何梅生, 柏云清, 宋勇, 黃群英
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月23日