一种铅基快堆压力容器及其下封头的制作方法

本发明涉及反应堆容器领域，特别是涉及一种下封头。此外，本发明还涉及一种包括上述下封头的铅基快堆压力容器。

背景技术：

铅冷快堆是指采用液态铅或者铅铋作为冷却剂的快中子反应堆，普遍采用模块化、一体化的池式结构设计和非能动的设计理念，拥有良好的物理热工特性和显著的安全运行优势。铅冷快堆易实现小型化和轻量化设计，能在海洋核动力、海水淡化和核能制氢等领域广泛应用，具有良好的发展前景，被第四代核能系统国际论坛(gif)预计有望成为首个实现工业示范化和商业应用的第四代核能系统。

反应堆压力容器是用于固定和包容堆芯、堆内构件以及冷却剂的重要设备，其与一回路管道共同构成阻止放射性物质外泄的第二道屏障，其结构包括筒体组合件、顶盖组合件、下封头以及法兰密封结构。

现有技术中，铅基快堆压力容器的下封头设计中，其几何形状大多采用下凹的球面型或椭球面型，如欧盟设计的铅冷快中子装置myrrha以及xads，美国的小型模块化自然循环铅冷快堆sstar，中国的铅基研究堆clear-1以及加速器驱动嬗变研究装置ciads，这种设计易导致冷却剂在堆芯正下方区域出现流动停滞，致使液态铅和铅铋与结构材料的腐蚀产物堆积，进而诱发冷却剂凝固，将对堆芯和一回路冷却剂系统的热工安全性能造成影响。

因此，如何提高压力容器的热工安全性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种下封头，该下封头可以防止堆芯正下方区域出现流动停滞，致使腐蚀产物沉积进而诱发冷却剂凝固的问题，可有效提高热工安全性。本发明的另一目的是提供一种包括上述下封头的铅基快堆压力容器。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种下封头，包括圆盘状下封头主体，所述下封头主体的上表面为凹面，下表面为弧形凸面；所述上表面的中部设有凸起部，所述上表面自周部向所述凸起部设有向下凹陷的弧面。

优选的，所述凸起部的顶部设有尖端。

优选的，所述凸起部呈锥状，所述凸起部的外表面呈向下凹陷的弧面。

优选的，所述上表面沿所述下封头主体的中心轴呈中心对称。

优选的，所述上表面沿所述中心轴的截线包括两个椭圆弧线或者圆弧线。

优选的，所述下表面为部分球面或椭圆球面。

优选的，所述上表面的两段椭圆弧线或者圆弧线的圆心与所述下表面的球面或椭圆球面的球心位于同一水平面。

优选的，所述下封头主体为t91钢下封头主体。

优选的，所述下封头主体为铸造而成的下封头主体。

本发明还提供一种铅基快堆压力容器，包括上述任意一项所述的下封头。

本发明所提供的下封头，包括圆盘状下封头主体，所述下封头主体的上表面为凹面，下表面为弧形凸面；所述上表面的中部设有凸起部，所述上表面自周部向所述凸起部设有向下凹陷的弧面。本发明所提供的下封头，通过所述凸起部的设置，并且所述上表面自周部向所述凸起部呈弧面过渡，使得堆芯正下方的流体具有向上流动能力，改善下腔室冷却剂流场分布情况，进而优化堆芯入口流量分配；同时，流场停滞区域的消失，有效减少了液态铅和铅铋与堆芯结构材料的腐蚀产物在下腔室最低处堆积现象的发生，进而降低冷却剂凝固状况的发生概率，可进一步提高堆芯和一回路冷却剂系统的热工安全性能。

本发明所提供的铅基快堆压力容器设有上述下封头，由于所述下封头具有上述技术效果，因此，设有该下封头的铅基快堆压力容器也应当具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的下封头一种具体实施方式的结构示意图；

其中：上表面-1；下封头主体-2；下表面-3；堆芯-4；热交换器-5。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种下封头，该下封头可以防止堆芯正下方区域出现流动停滞，致使腐蚀产物沉积进而诱发冷却剂凝固的问题，可有效提高热工安全性。本发明的另一核心是提供一种包括上述下封头的铅基快堆压力容器。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的下封头一种具体实施方式的结构示意图。

在该实施方式中，下封头包括圆盘状下封头主体2，下封头主体2的上表面1为凹面，下表面3为弧形凸面；上表面1的中部设有凸起部，凸起部的高度低于四周的高度，上表面1自周部向凸起部设有向下凹陷的弧面。

具体的，上表面1与堆芯4冷却剂以及部分堆芯4构件直接接触，下封头主体2的中部用于阻挡堆芯4中子、限制堆芯4与外界的热交换以及防止冷却剂外泄等，下表面3与压力容器外界物质直接接触。

本发明所提供的下封头，通过凸起部的设置，并且上表面1自周部向凸起部呈弧面过渡，使得堆芯4正下方的流体具有向上流动能力，改善下腔室冷却剂流场分布情况，进而优化堆芯4入口流量分配；同时，流场停滞区域的消失，有效减少了液态铅和铅铋与堆芯4结构材料的腐蚀产物在下腔室最低处堆积现象的发生，进而降低冷却剂凝固状况的发生概率，可进一步提高堆芯4和一回路冷却剂系统的热工安全性能。

在上述各实施方式的基础上，凸起部的顶部设有尖端，以尽可能的减小堆芯4正下方流场停滞的区域。

在上述各实施方式的基础上，凸起部呈锥状，凸起部的外表面呈向下凹陷的弧面，弧面可以改善流场，使冷却剂流速分布更加均匀。

在上述各实施方式的基础上，上表面1沿下封头主体2的中心轴呈中心对称，保证流体的均匀性。

进一步，上表面1沿中心轴的截线包括两个椭圆弧线或者圆弧线，即上表面1设有环形凹槽，凹槽的横截面呈下凹的弧面。

在上述各实施方式的基础上，下表面3为部分球面或椭圆球面。

在上述各实施方式的基础上，上表面1的两段椭圆弧线或者圆弧线的圆心与下表面3的球面或椭圆球面的球心位于同一水平面，可以方便下封头主体2的设计，方便加工和尺寸校准。

在上述各实施方式的基础上，下封头主体2为t91钢下封头主体，强度高，使用效果好。

在上述各实施方式的基础上，下封头主体2为铸造而成的下封头主体，加工方便，方便成型。

在一种具体实施例中，铅基快堆压力容器的下封头，包括下封头主体2，下封头主体2设有上表面1和下表面3，上表面1为中心有角状凸起的凹面，该结构的沿中心轴截线由两个沿中心对称的弧线组成，且弧线所对应的弧心与下表面3所对应的球心或椭球球心位于同一直线上；该中心轴为下封头主体2的中心轴，亦为堆芯4的中心轴；下封头主体2采用t91钢材质加工，且该结构采用一体锻造成型。上表面1采用中间有角状凸起的凹面，这种设计使堆芯4正下方流体具有向上流动能力，改善下腔室冷却剂流场分布情况，并进而优化堆芯4入口流量分配；同时流场停滞区域的消失，有效减少了液态铅和铅铋与结构材料的腐蚀产物在下腔室最低处堆积的现象，进而降低局部冷却剂出现凝固的概率，可进一步提高堆芯4和一回路冷却剂系统的热工安全性能。进一步，为了方便加工，上表面1中的两个沿轴对称的弧线为椭圆或圆的一部分。

除了上述下封头以外，本发明还提供了一种包括上述下封头的铅基快堆压力容器，堆芯4安装在压力容器内部，压力容器内还安装有热交换器5，用于冷却剂的热交换，该铅基快堆压力容器的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的下封头进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。