[发明专利]一种海上小型核动力反应堆惯性力抵消自稳装置

说明书

一种海上小型核动力反应堆惯性力抵消自稳装置，包括球形基座，该球形基座的内壁顶部滑动配合连接球面缓冲块，球形基座的内壁中部环向固装水平固定环且球形基座的中部沿水平横向穿透并周向旋转连接第一转轴；第一转轴的中部沿水平纵向穿透并周向旋转连接第二转轴，第二转轴的中部垂向穿透并滑动配合连接缓冲杠杆；缓冲杠杆的顶部同轴固装顶撑柱体，缓冲杠杆的底部同轴固接核反应堆动力室；核反应堆动力室的底部滑动并配合支撑在球形基座内壁底部的弧形面上。该水平向惯性力缓冲装置利用角度偏移抵消掉径向惯性力，将水平向惯性力与重力的合力方向与球罐内壁的径向方向相同，从而消除或减弱反应堆内部的液体晃动与组件间碰撞挤压的现象。

技术领域

本发明涉及核工程技术领域，尤其涉及一种海上小型核动力反应堆惯性力抵消自稳装置。

背景技术

目前国内外核工程科研领域正在加大力度研发小型化、模块化、低功率可移动式核动力装置。这种核动力装置在机动性相较于传统大型商用核电站有着巨大优势，可用于海洋浮动平台作业供电、战时电力快速部署、救灾供电等应用场景。其中应用于海洋环境中的核动力平台研究中一项需要重点关注与急需解决的工程问题是如何保证核反应堆系统在海上核动力平台迎风浪的工况下安全运行。在现有核反应堆海洋浮动平台技术中，反应堆系统中相关设备与管路均是直接固结在海上浮动平台（如舰船、浮式核电平台）上，在风、浪、流等载荷作用下反应堆将随浮动平台一起做横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、垂荡六个自由度的运动。其中横摇、纵摇、垂荡三个自由度的运动频率最高，这些周期性的晃荡所带来的惯性力对反应堆安全运行造成了极大的危害与安全隐患。一方面六个自由度的运动会造成反应堆系统内液体由于自身惯性导致自由液面的晃荡，如反应堆本体内冷却剂自由液面及稳压器内气液自由液面的晃荡，反应堆本体内冷却剂的剧烈晃荡会对堆内自然循环的建立造成破坏，在无强迫循环的情况下丧失自然循环冷却能力会使反应堆内传热恶化，反应堆温度无法充分冷却甚至会升高，引来反应性变化，且冷却剂晃荡使得反应堆本体重心不断发生改变，对应堆芯本体底部的刚性连接支座会受到一个周期性的疲劳载荷，对连接件造成疲劳损坏，同时长时间的晃荡会对反应堆堆本体内壁面的堆焊层造成疲劳冲击及磨损，将影响反应堆的安全性；另一方面，在横荡、纵荡、垂荡的运动中，反应堆内的燃料组件与定位栅格架之间会由于惯性力的作用出现水平向碰撞、挤压情况，这种碰撞挤压也可能会造成燃料组件的破损，影响反应堆的安全运行。

通过公开专利检索，发现以下对比文件：

CN201911002546.X公开了 一种船载自稳平台及其控制系统和方法，包括自稳平台以及安装在自稳平台上的双天线SAR(合成孔径雷达)，自稳平台系统包括六自由度运动平台、微型控制系统、伺服驱动系统、姿态测量设备，因此，该发明具有如下优点：1.作为能够自稳定的平台，平台在基座晃动的情况下能够自动调整使其能够始终保持自身预设方位，预设方位可设置，保证一定的精度。2.自稳平台在船舶运行时保持雷达天线方向不变，天线的姿态变化会很缓慢，波束指向通常会在一定时间内稳定在一个角度上。3.将InSAR固定在船舶上，保证在船舶行驶过程中SAR传感器位姿的稳定性，避免失真，降低InSAR数据处理的难度，提高数据处理精度和效率。

经分析，上述公开专利中的船载自稳平台与本申请在结构、功能以及惯性力抵消原理上均存在较大差异，因此不影响本申请的新颖性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种海上小型核动力反应堆惯性力抵消自稳装置，该自稳装置利用低重心钟摆式缓冲结构配合电驱动的液压缸控制逻辑，消除核反应堆系统所受的不可控水平向惯性力，并利用角度偏移抵消水平向惯性力，将水平向惯性力与重力的合力方向约束为与球罐内壁的径向方向相同，从而消除或减弱反应堆内部的液体摇晃与组件间水平向碰撞挤压的现象。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：