水冷结构无焊缝且加热体易更换的原子炉的制作方法

本发明属于原子炉领域，具体涉及一种水冷结构无焊缝且加热体易更换的原子炉。

背景技术：

原子炉的应用已较为广泛，但目前多数原子炉均采用焊接水套冷却结构，且加热体的更换较为复杂，甚至是一次安装不能更换。一些工艺或试验对水含量极为敏感，不允许有冷却水泄漏现象发生，水冷结构焊缝的存在将成为漏水现象发生的隐患。另一方面，加热体的寿命是决定原子炉寿命的关键因素，因此加热体的便捷更换将大大缩短原子炉的维护周期、增长原子炉的使用寿命。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种水冷结构无焊缝且加热体易更换在真空环境下工作的的原子炉。

本发明的技术方案是：

一种水冷结构无焊缝且加热体易更换的原子炉，包括隔热屏，隔热屏外部套设壳体，壳体上下端面分别设置有上端盖和底座；过渡挡板设置于上端盖的挡板槽内，坩埚组件设置于过渡挡板的坩埚槽内，加热体组件设置于隔热屏中间空隙中；侧壁水冷管路和上下端面水冷管路均缠绕于壳体外部；第一水冷电极和第二水冷电极分别与加热体组件左右两个加热体引出部连接。

所述隔热屏是由多块大小不同的隔热板交错拼接设置形成的长方体型结构，最外侧隔热板围成的长方体的外围形状尺寸与壳体内围形状尺寸相配合；最内侧隔热板内壁围成的长方体型空隙，空隙的形状尺寸与加热体组件的外隔热屏外围形状尺寸相配合；位于对侧的隔热板的上沿均形成的引出部卡槽，同侧内隔板与其对应壳体侧壁或者底面之间通过销钉串接在一起。

所述上端盖上形成与过渡挡板形状尺寸相配合的挡板槽，挡板槽中间槽底形成与加热体组件的外隔热屏形状尺寸相配合的加热体组件出口，两端细长条部槽底形成与引出部卡槽相对应的开口。

所述底座上端面形成多条相互平行的管槽；所且管槽沿与加热体引出部相互平行的方向设置。

所述过渡挡板呈长方形板状结构，两宽度方向侧壁向外延伸形成凸沿，过渡挡板中间形成与坩埚组件的安装板形状尺寸相配合的坩埚槽。

所述坩埚组件包括形成有多个坩埚孔的安装板和设置于坩埚孔内的坩埚。

所述加热体组件包括自内而外套设的内隔热屏和外隔热屏，安装于内隔热屏内的加热体，所述内隔热屏和外隔热屏均为上端敞口的中空长方体结构，且两者两端侧壁上沿均形成狭缝，加热体两端向外延伸形成加热体引出部，加热体引出部由狭缝处伸出外隔热屏，位于内隔热屏和外隔热屏之间间隙处的加热体引出部外部设置有陶瓷垫块。

所述侧壁水冷管路环形盘绕于壳体的侧壁外部。

所述上下端面水冷管路的中间部分在底座上的多条管槽内以s形回绕，位于上端盖下部的上下端面水冷管路按照过渡挡板的外轮廓形状以非闭环形式设置。

所述加热体和加热体引出部均采用耐高温钽片材料，且加热体引出部厚度大于加热体。

本发明的有益效果是：

本发明采用水冷盘管结构，保证原子炉位于真空室内的部分无焊接水冷结构，提高水冷结构的可靠性；加热体结构设计更换方便，实现加热体组件的快速更换；金属隔热屏分块交错布置，提高热屏蔽效果，同时防止隔热屏局部应力过大；加热体引出部分采用加厚设计，减小引出部分钽片辐射到真空室内的热量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的局部剖视图；

图3是图2中a部分的放大结构示意图；

图4是本发明的侧壁水冷管路布置图；

图5是本发明的上下端面水冷管路布置图；

图6是本发明的中加热体组件的结构示意图；

图7是本发明的加热体处于取出或者放入状态时的结构示意图；

图8是本发明的中隔热屏的结构示意图。

其中：

1隔热屏2上端盖

3底座4过渡挡板

5坩埚组件6加热体组件

7第一水冷电极8第二水冷电极

9侧壁水冷管路10上下端面水冷管路

11壳体12隔热板

13引出部卡槽14销钉

21挡板槽22开口

31管槽51安装板

52坩埚61加热体

62内隔热屏63外隔热屏

64加热体引出部65陶瓷垫块。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明水冷结构无焊缝且加热体易更换的原子炉进行详细说明：

如图1~8所示，一种水冷结构无焊缝且加热体易更换的原子炉，包括隔热屏1，隔热屏1外部套设壳体11，壳体11上下端面分别设置有上端盖2和底座3；过渡挡板4设置于上端盖2的挡板槽21内，坩埚组件5设置于过渡挡板4的坩埚槽41内，加热体组件6设置于隔热屏1中间空隙中；侧壁水冷管路9和上下端面水冷管路10均缠绕于壳体11外部；第一水冷电极7和第二水冷电极8分别于加热体组件6左右两个加热体引出部64连接。

所述隔热屏1是由多块大小不同的隔热板12交错拼接设置形成的长方体型结构，最外侧隔热板12围成的长方体的外围形状尺寸与壳体11内围形状尺寸相配合；最内侧隔热板12内壁围成的长方体型空隙，空隙的形状尺寸与加热体组件6的外隔热屏63外围形状尺寸相配合；位于对侧的隔热板12的上沿均形成的引出部卡槽13，同侧内隔板12与其对应壳体1侧壁或者底面之间通过销钉14串接在一起。

所述上端盖2上形成与过渡挡板4形状尺寸相配合的挡板槽21，挡板槽21中间槽底形成与加热体组件6的外隔热屏形状尺寸相配合的加热体组件出口，两端细长条部槽底形成与引出部卡槽13相对应的开口22。

所述底座3上端面形成多条相互平行的管槽31；所且管槽31沿与加热体引出部64相互平行的方向设置。

所述过渡挡板4呈长方形板状结构，两宽度方向侧壁向外延伸形成凸沿，过渡挡板4中间形成与坩埚组件5的安装板51形状尺寸相配合的坩埚槽。

所述坩埚组件5包括形成有多个坩埚孔的安装板51和设置于坩埚孔内的坩埚52。

所述加热体组件6包括自内而外套设的内隔热屏62和外隔热屏63，安装于内隔热屏62内的加热体61，所述内隔热屏62和外隔热屏63均为上端敞口的中空长方体结构，且两者两端侧壁上沿均形成狭缝，加热体61两端向外延伸形成加热体引出部64，加热体引出部64由狭缝处伸出外隔热屏63，位于内隔热屏62和外隔热屏63之间间隙处的加热体引出部64外部设置有陶瓷垫块65。

所述侧壁水冷管路9环形盘绕于壳体11的侧壁外部，实现对隔热屏1侧壁的水冷。

所述上下端面水冷管路10的中间部分在底座3上的多条管槽31内以s形回绕，位于上端盖2下部的上下端面水冷管路10按照过渡挡板4的外轮廓形状以非闭环形式设置。上下端面水冷管路10盘绕方式是为了使加热体能够从原子炉上面取出，故而上端盖2下方的上下端面水冷管路10布置不能与加热体组件6的取出路径有所干涉，因此上下端面水冷管路10不能在上端盖2下方形成闭环；上下端面水冷管路10位于底座3的部分采用多次回绕的方式，增强水冷能力。

所述加热体61和加热体引出部64均采用耐高温钽片材料，且加热体引出部64厚度大于加热体61。加热体引出部64的加厚设计减小加热体引出部64的电阻，从而减少产热，使加热体引出部64辐射到真空室内的热量尽可能少。

所述坩埚52为管状坩埚，且多个坩埚52呈阵列分布。

所述侧壁水冷管路9和上下端面水冷管路10均为无缝盘管。

所述隔热屏1、内隔热屏62和外隔热屏63均采用金属隔热屏。隔热屏1采用金属隔热屏，隔热屏1采用交错拼接的形式，既有利于提高热屏蔽效果，又可避免隔热屏1受热引起局部应力过大的问题。

本发明的使用方法：

需要更换加热体组件6或者其任意部件时，将过渡挡板4、坩埚组件5取下，加热体组件6即可通过上端盖2中间的加热体组件出口以及两侧的狭缝开口22通过，方便的从上端面取出或放入。

本发明采用无缝盘管水冷结构，保证在真空室内部的所有水冷结构均无焊接，大大提高水冷结构的可靠性；通过巧妙布置水冷管路的盘绕形式，不仅对该原子炉的侧壁进行水冷，同时也对上下两个端面设置水冷，增强总体水冷能力，提高水冷效果；采用钽片作为加热体，热屏蔽采用金属隔热屏，加热体与最内两层隔热屏设计成一个整体模块，可方便地对加热体模块进行更换，从而大大缩短加热体更换时间，提高原子炉的可维护性，增长原子炉的寿命；金属隔热屏采用分块交错式布置，使得隔热屏处于自由状态，避免受热变形引起局部应力过大问题，且交错布置方式有利于提高热屏蔽效果；加热体采用耐高温钽片材料，且加热体引出部分采用加厚设计，减小引出部分的电阻，从而减少引出部分钽片发射到真空室内的热量。