技術領域

本發明涉及反應堆的內部參數采集結構，具體涉及一種可補償反應堆內熱膨脹差的堆芯儀表用導向柱。

背景技術

堆芯儀表在插入核反應堆內時，需要在堆內構件上設置導向柱結構，導向柱穿出壓力容器頂蓋的管座，用于將堆芯儀表從反應堆外引入至反應堆內，并在壓力容器頂蓋的管座上設置密封結構，用于實現導向柱和管座之間的密封。堆內構件和導向柱的材料為奧氏體不銹鋼、壓力容器材料為低合金鋼，奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數比低合金鋼大，導致了在反應堆運行時，導向柱會相對于壓力容器頂蓋的管座有一定的位移，該位移會使密封元件進一步被壓縮而被壓潰，導致密封失效。為避免密封失效，一般采用密封結構將導向柱從壓力容器頂蓋的管座處提起至離開堆內構件，使反應堆運行時，導向柱相對于管座向下位移，不會破壞密封元件，但能實現該功能的密封結構很復雜，零部件多且拆裝麻煩。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可補償反應堆內熱膨脹差的堆芯儀表用導向柱，解決目前的導向柱熱膨脹差對密封結構造成損壞、密封結構復雜、難以拆卸的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種可補償反應堆內熱膨脹差的堆芯儀表用導向柱，包括安裝在壓力容器頂蓋上的管座，導向柱穿過管座，管座與導向柱之間通過密封結構密封連接，所述導向柱分成導向柱上段和導向柱下段，導向柱上段和導向柱下段之間通過多個螺栓連接，并在螺栓外套裝處于壓縮狀態的彈簧。本發明的導向柱安裝在堆內構件上，并穿出壓力容器頂蓋上的管座，并通過密封結構安裝在管座上，對導向柱進行密封，在反應堆運行時，由于受熱膨脹伸長量不同，引起導向柱相對于管座向上運動，會破壞密封結構，為了解決這個問題，本申請技術方案通過將導向柱設置成兩段式結構：即導向柱上段、導向柱下段，兩段式結構通過螺栓連接，然后在螺栓上套裝處于壓縮狀態的彈簧，在反應堆運行時，由于導向柱上段較短，受熱膨脹伸長量很小，導向柱下段受熱膨脹伸長量較多，會相對于管座向上運動，但只會壓縮螺旋彈簧，不會對安裝在導向柱上段上的密封元件造成影響，實現了對受熱膨脹伸長量差值的補償。

申請人在本發明方案的基礎上進行了進一步的研究，發現導向柱上段與導向柱下段的長度之比應該在一個合理的范圍內，才能夠完全實現對膨脹差的補償，經過多年的研究確定了導向柱上段與導向柱下段之間的長度比例范圍，當導向柱上段的比例增加到大于比例范圍上限值的時候，導向柱上段受到的熱膨脹較大，上段產生的膨脹差就會直接破壞密封結構，當小于這個比例范圍下限值時，導向柱的導向作用降低，難以實現導向作用。根據反應堆的不同設計結構，導向柱長度一般為2000mm~4000mm之間，考慮導向柱上段長度的熱膨脹量對密封元件的影響程度，該導向柱上段與導向柱下段的長度比例應設計為1：10~1：20之間。

在導向柱上段內安裝有若干根外套管，導向柱下段對應安裝有若干根內套管，內套管插入外套管，作為堆芯儀表的導向通道。導向柱的作用是為堆芯的參數進行引出至堆芯儀表，因此堆芯儀表的引出也需要獨立引導，通過導向柱上段內安裝有若干根外套管，導向柱下段對應安裝有若干根內套管，內套管插入外套管，為堆芯儀表提供全程導向，反應堆運行時，導向柱下段受熱膨脹后相對于管座向上運動，內套管在外套管內滑動，繼續為堆芯儀表提供全程的導向。

所述的螺栓為四個，且均勻分布在導向柱的端面，用于將導向柱上段和導向柱下段連接為一個整體，而導向柱上段又能通過螺栓光桿的導向，沿軸向上下運動，該螺栓還用于為螺旋彈簧提供徑向限位。

所述的密封結構包括安裝在管座頂端且與管座螺紋配合的預緊螺母、以及位于管座與導向柱上段之間的密封元件。具體地講，密封結構的預緊螺母與管座通過螺紋配合壓緊密封元件，對導向柱上段和管座進行密封。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本發明一種可補償反應堆內熱膨脹差的堆芯儀表用導向柱，通過將導向柱設置成兩段式結構：即導向柱上段、導向柱下段，兩段式結構通過螺栓連接，然后在螺栓上套裝處于壓縮狀態的彈簧，在反應堆運行時，由于導向柱上段較短，受熱膨脹伸長量很小，導向柱下段受熱膨脹伸長量較多，會相對于管座向上運動，但只會壓縮螺旋彈簧，不會對安裝在導向柱上段上的密封元件造成影響，實現了對受熱膨脹伸長量差值的補償；

2、本發明一種可補償反應堆內熱膨脹差的堆芯儀表用導向柱，通過導向柱上段內安裝有若干根外套管，導向柱下段對應安裝有若干根內套管，內套管插入外套管，為堆芯儀表提供全程導向，反應堆運行時，導向柱下段受熱膨脹后相對于管座向上運動，內套管在外套管內滑動，繼續為堆芯儀表提供全程的導向；