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反应堆容器冷却剂偏转屏障

阅读：1020发布：2020-07-15

专利汇可以提供反应堆容器冷却剂偏转屏障专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种动力模块 (30)，包括含有冷却剂(100)的反应堆容器(52)和位于所述反应堆容器底端附近的反应堆芯 (6)。提升管段(24)位于所述反应堆芯上方，其中所述冷却剂循环经过所述反应堆芯并向上穿过所述提升管段。在一个实施方案中，冷却剂偏转(35)屏障具有流动优化的表面，所述流动优化的表面引导所述冷却剂流向所述反应堆容器底端。在另一实施方案中，所述反应堆罩包括面向内的部分(65)，其改变所述冷却剂的流动压力并且促使所述冷却剂循环经过隔板组件(50)以及流向所述反应堆容器底端。，下面是反应堆容器冷却剂偏转屏障专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种动力模块，包括：
反应堆容器，其含有冷却剂；
反应堆芯，其位于所述反应堆容器底端附近；
提升管段，其位于所述反应堆芯上方，其中所述冷却剂循环经过所述反应堆芯并向上穿过所述提升管段；
加压器区域，其位于所述反应堆容器的上端；以及
冷却剂偏转屏障，位于所述提升管段的顶部和所述加压器区域之间，所述冷却剂偏转屏障包括椭圆形表面，其中所述椭圆形表面引导冷却剂流向所述反应堆容器底端。
2.根据权利要求1所述的动力模块，其中所述反应堆容器的底端包括第二椭圆形表面，所述第二椭圆形表面引导所述冷却剂流向所述反应堆芯。
3.根据权利要求1所述的动力模块，其中所述椭圆形表面使得流出所述提升管段的所述冷却剂偏转。
4.根据权利要求1所述的动力模块，其中所述冷却剂偏转屏障由一个或多个控制棒导管或量测结构支撑。
5.根据权利要求1所述的动力模块，其中所述提升管段包括面向内的部分，所述面向内的部分改变冷却剂的流动压力从而减少经所述冷却剂偏转屏障循环的冷却剂的变向损失。
6.根据权利要求5所述的动力模块，其中所述面向内的部分的横截面近似于飞机机翼的横截面。
7.根据权利要求1所述的动力模块，进一步包括：
隔板组件，其位于所述加压器区域和所述提升管段之间，其中所述隔板组件的上部包括上隔板，所述隔板组件的下部包括所述冷却剂偏转屏障。
8.根据权利要求7所述的动力模块，其中所述隔板组件包括位于所述上隔板和所述冷却剂偏转屏障之间的一个或多个隔板，以阻碍所述冷却剂流入所述加压器区域。
9.一个核反应堆模块，包括：
反应堆容器，其包括上端和下端；
加压器，其位于所述反应堆容器的上端附近；
反应堆芯，其位于所述反应堆容器的底端附近；
隔板组件，其位于所述反应堆芯与所述加压器之间；以及
反应堆罩，其引导冷却剂流穿过所述反应堆芯，其中所述反应堆罩包括面向内的部分，所述面向内的部分改变所述冷却剂的流动压力并且促使所述冷却剂循环经过所述隔板组件以及朝向所述反应堆容器的底端。
10.根据权利要求9所述的核反应堆模块，其中所述面向内的部分包括近似于飞机机翼横截面的横截面。
11.根据权利要求10所述的核反应堆模块，其中所述面向内的部分连续地围绕所述反应堆罩的上端周缘定位。
12.根据权利要求9所述的核反应堆模块，其中所述面向内的部分包括围绕所述反应堆罩上端周缘定位的多个翼形延伸部。
13.根据权利要求9所述的核反应堆模块，其中所述隔板组件包括具有椭圆形表面的下隔板，该椭圆形表面的外径大于所述反应堆罩的所述面向内的部分。
14.根据权利要求13所述的核反应堆模块，其中所述下隔板的椭圆形表面引导所述冷却剂流向所述反应堆容器底部。
15.根据权利要求9所述的核反应堆模块，其中所述面向内的部分的横截面近似于倒置的泪滴。
16.根据权利要求9所述的核反应堆模块，其中所述面向内的部分的横截面的厚度总体朝向所述反应堆罩的上端方向增加。
17.根据权利要求16所述的核反应堆模块，其中所述反应堆罩的上端包括以圆形边缘为特征的周缘。
18.一种冷却反应堆芯的方法，包括：
将主冷却剂循环穿过包括上部提升管的反应堆罩；以及
引导所述冷却剂沿反应堆容器向下流，并围绕所述反应堆罩，其中所述反应堆容器的椭圆形下端促使冷却剂流过所述反应堆芯，且位于所述上部提升管上方的椭圆形偏转屏障促使冷却剂围绕所述反应堆罩流动，其中所述椭圆形偏转屏障位于所述上部提升管和加压器区域之间，所述加压器区域位于反应堆容器的上端中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述椭圆形偏转屏障形成阻碍所述冷却剂流入所述加压器区域的隔板系统的下部。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括通过引导冷却剂在所述上部提升管的面向内的部分周围流动来改变所述反应堆罩中的冷却剂的流体压力。

说明书全文

反应堆容器冷却剂偏转屏障

技术领域

[0001] 本发明涉及核发电领域，包括为冷却反应堆芯而设计的系统。

背景技术

[0002] 在所设计的具有非能动运行系统(passive operating system)的核反应堆中，采用物理规律以确保维持核反应堆在正常运行过程中或甚至在没有操作员介入或监管的紧急情况下、至少在某一预定时间段内的安全运行。核反应堆5包括由反应堆容器2环绕的反应堆芯6。反应堆容器2中的水10环绕反应堆芯6。进一步地，反应堆芯6位于围板(shroud)122中，该围板122在反应堆芯6的侧面环绕反应堆芯6。当由于裂变事件导致水10被反应堆芯6加热时，水10从围板122被引导并流出提升管124。这使得另一些水10被吸入并被反应堆芯6加热，这进一步使得更多的水10被吸入围板122。从提升管124流出的水10被冷却且引导朝向环(annulus)123，然后这些水通过自然循环返回到反应堆容器2的底部。随着水10被加热，反应堆容器2中产生加压蒸汽11。

[0003] 热交换器135使给水和蒸汽在二次冷却系统130中循环，从而通过涡轮132和发电机134发电。给水流过热交换器135并变成超热蒸汽(super heated steam)。二次冷却系统130包括冷凝器136和给水泵138。二次冷却系统130中的蒸汽和给水与反应堆容器2中的水10隔离，使得不允许它们彼此之间的混合或直接接触。

[0004] 反应堆容器2被安全壳容器4环绕。安全壳容器4被设计为使得不允许来自反应堆容器2的水或蒸汽选出到周围环境中。蒸汽阀8被提供用来将反应堆容器2中的蒸汽11排放进入安全壳容器4的上半部14。水下泄压阀(submerged blowdown vavle)18被提供用来将水10释放到含欠热(sub-cooled)水的抑压池12中。

[0005] 由于反应堆运行和与二次冷却系统130热交换时产生的热量，从而导致温差和压差，使水10循环通过反应堆容器2。相应地，循环效率取决于反应堆模块5的热性能以及所述反应堆模块5的物理设计和几何结构。常规的核反应堆包括某些倾向于提供不如最优的冷却剂循环的设计特征，因此必须依靠增大的冷却剂量或冗余的部件以确保其性能的充分发挥。

[0006] 本发明将解决这些和其他问题。附图说明

[0007] 图1示出了一种核电系统。

[0008] 图2示出了包括内部干燥的安全壳容器的动力模块组件。

[0009] 图3示出了包括反应堆容器偏转屏障(deflector shield)的动力模块组件的一个实施方案的横截面图。

[0010] 图4示出了包括由一个或多个控制棒导管支撑的反应堆容器偏转屏障的示例性的动力模块组件的局部视图。

[0011] 图5示出了包括隔板(baffle)组件和冷却剂流增加机构的示例性动力模块组件的局部视图。

[0012] 图6示出了包括反应堆容器偏转屏障的示例性隔板组件。

[0013] 图7示出了包括反应堆容器偏转屏障和冷却剂流增加机构的示例性动力模块组件的局部视图。

[0014] 图8示出了包括多个面向内的部分(inward facing portion)的冷却剂流增加机构的一个实施方案的平面图。

[0015] 图9示出了包括一个连续面向内部分的冷却剂流增加机构的一个实施方案的立面侧视图。

[0016] 图10示出了冷却剂流增加机构周围的冷却剂流。

[0017] 图11示出了运用反应堆容器偏转屏障来冷却反应堆芯的一种新方法。

发明内容

[0018] 动力模块在这里被公开为包括了含有冷却剂的反应堆容器以及位于反应堆容器底端附近的反应堆芯。提升管段位于反应堆芯上方，其中冷却剂流过反应堆芯并向上穿过提升管段。动力模块进一步包括冷却剂偏转屏障，其包括椭圆形或其他流动优化的(flow-optimized)表面，其中流动优化的表面引导冷却剂流向反应堆容器的底端。

[0019] 核反应堆模块在这里被公开为包括了含有上端和下端的反应堆容器、位于反应堆容器上端附近的加压器和位于反应堆容器底端附近的反应堆芯。核反应堆模块还包括位于反应堆芯和加压器之间的隔板组件以及引导冷却剂流过反应堆芯的反应堆罩。反应堆罩包括面向内的部分，其改变冷却剂的流动压力以及促使冷却剂循环经过隔板组件并朝向反应堆容器底端流动。

[0020] 一种冷却反应堆芯的方法在这里被公开为包括了使主冷却剂循环通过包括有上部提升管的反应堆罩，并且引导冷却剂沿反应堆容器向下流并围绕反应堆罩，其中反应堆容器的椭圆形下端促使冷却剂流过反应堆芯。位于上部提升管上方的具有椭圆形或流动优化的表面形状的偏转屏障促使冷却剂围绕反应堆罩流动。

[0021] 从下面参考附图继续进行的对于本发明优选实施方案的详细描述中，本发明将变得更加明了。

具体实施方式

[0022] 本文公开或提及的各种实施方案可与在共同未决的第11/941,024号美国申请中获得的特征相符合地运行或与其相结合运行，该美国申请全文以引用的方式纳入本文。

[0023] 图2示出了包括内部干燥的安全壳容器54的动力模块组件25。安全壳容器54是圆柱形的，并具有椭圆形、拱形、凹形或半球形的上端和下端。整个动力模块组件25可以浸没在水池16中，所述水池16充当有效的热阱。水池16和安全壳容器54还可以位于地面9下方的反应堆舱(reactor bay)7中。安全壳容器54可被焊接或相对于周围环境被密封，以使得液体和气体不会从动力模块组件25选出或进入动力模块组件25。安全壳容器54可以在任何外部表面处被支撑。

[0024] 在一个实施方案中，安全壳容器54通过一个或多个安装连接件180被悬挂在水池16中。反应堆容器52位于安全壳容器54内或被安装在安全壳容器54内。反应堆容器52的内表面可以暴露在包括冷却剂100或液体(诸如水)的潮湿环境中，以及外表面可以暴露在干燥环境(诸如空气)中。反应堆容器52可以由不锈钢或碳钢制成，可以包括包壳(cladding)，并可以被支撑在安全壳容器54内。

[0025] 可以设置动力模块组件25的尺寸，使得其可在轨道车上进行运输。例如，安全壳容器54可以构造为直径为约4.3米、高度(长度)为约17.7米。例如通过用轨道车或经由海道来运输整个动力模块组件50，并将其更换为具有新供应的燃料棒的新的或翻新的动力模块组件，可以执行为反应堆芯6补给燃料。

[0026] 安全壳容器54封装反应堆芯6，且在一定条件下冷却反应堆芯6。安全壳容器相对较小，且部分由于其较小的整体尺寸，其具有高强度且能够承受6倍或7倍于常规安全壳设计的压力。如果动力模块组件25的主冷却系统出现破裂，则不会有裂变产物释放到周围环境中去。在紧急情况下可以从动力模块组件25中去除衰变热。

[0027] 反应堆芯6被示出为浸没或沉浸在主冷却剂100(诸如水)中。反应堆容器52容纳冷却剂100和反应堆芯6。反应堆罩20包括位于反应堆罩20下部的围板22和位于反应堆罩20上部的提升管24。提升管24可以为大体圆柱形。围板22关于反应堆芯6的侧面环绕反应堆芯6，且用来引导冷却剂100(示为冷却剂流26、28)向上流过位于反应堆容器52上半部的提升管24的中心，然后由于冷却剂100的自然循环向下返回至环23。在一个实施方案中，反应堆容器52的直径为约2.7米、总体高度(长度)为约13.7米。反应堆容器52可包括具有椭圆形、拱形、凹形或半球形的上端和下端的主体圆柱形形状。反应堆容器52通常处于运行压强和运行温度下。安全壳容器54是内部干燥的，并且可以在大气压下运行且具有处于或接近于水池16的温度的壁温。

[0028] 安全壳容器54基本环绕着反应堆容器52，且可以提供一个干燥、空心或气体环境，即所谓的安全壳区域44。安全壳区域44可包括一份空气或其他填充气体(如氩气(Argonne))。安全壳容器54包括紧邻安全壳区域44的内表面或内壁。安全壳区域44可以包括代替空气的一种气体或多种气体或者除了空气以外还包括一种气体或多种气体。在一个实施方案中，安全壳区域44维持在大气压或低于大气压，例如局部真空。安全壳容器中的一种或多种气体可被去除，使得反应堆容器52在安全壳区域44处于完全真空或局部真空。

[0029] 正常运行时，反应堆芯6中裂变事件所产生的热能使冷却剂100加热。随着冷却剂100升温，冷却剂100变得较不稠密且倾向于上升穿过提升管24。随着冷却剂100的温度降低，冷却剂100变得比受热冷却剂相对更稠密，且围绕环23的外侧循环，向下流到反应堆容器52的底部，然后上升通过围板22以再次被反应堆芯6加热。该自然循环导致冷却剂100(示为冷却剂流26、28)循环通过热交换器135，将热量传递至二次冷却剂(如图1中二次冷却系统130)从而进行发电。

[0030] 图3示出了包括反应堆容器偏转屏障35的动力模块组件30的一个实施方案的横截面图。反应堆容器52包含位于反应堆容器52底端55附近的反应堆芯6。提升管段24位于反应堆芯6上方，其中冷却剂循环流过反应堆芯6而变为高温冷却剂TH，然后继续向上通过提升管段24，在此冷却剂被引流向下回到环，且通过热交换器135(图1)被冷却而变成低温冷却剂TC。

[0031] 反应堆容器偏转屏障35包括流动优化的椭圆形、拱形、凹形或半球形部分35A，其中该流动优化部分35A将冷却剂(示为冷却剂流26)引流至反应堆容器52的底端55。椭圆形部分35A可直接接触到冷却剂并且使从提升管段24流出的冷却剂偏转。与具有扁平或不规则的表面或无固体界面的腔室区(plenum region)相比，椭圆形部分35A用于减小冷却剂流26的流动阻力或变向损失(turning loss)。在一个实施方案中，与不具有偏转屏障的系统相比，具有偏转屏障的系统的变向损失减少到原来的四分之一或五分之一。反应堆容器偏转屏障35可以由不锈钢或其他能形成椭圆形或优化形状表面的材料制成。

[0032] 在一个实施方案中，反应堆容器52的底端55包括一个第二流动优化的椭圆形、拱形、凹形或半球形部分55A。其中第二椭圆形部分55A引导冷却剂(示为冷却剂流28)流向反应堆芯6。椭圆形部分35A和第二椭圆部形分55A增加了流率，并促进了冷却剂通过反应器芯6的自然循环。

[0033] 在提升管段24的顶部与反应堆容器偏转屏障35中心之间的距离为Ho，在提升管段24的壁之间的相对距离为Do，根据Ho和Do之间的比率可获得对冷却剂流26的优化，其中尺寸La表示在提升管24的外侧与反应堆容器52的内表面之间的距离。在一个实施方案中，距离Do等于提升管段24的直径。提升管内部的流通面积为Ao，环内部的流通面积为Aa。优化后的冷却剂流的比率可以表示为Ho/Do和Aa/Ao。在一个实施方案中，优化后的冷却剂流的比率Ho/Do包括值0.1和2.0，以及所述流的配给(ration)以及Ao/Aa包括1和10之间/接近的一个值。通过修改椭圆形部分35A表面的曲率半径来消除/最小化边界层分离和停滞区来获得冷却剂流26的进一步优化。

[0034] 反应堆容器偏转屏障35被示出为位于提升管段24的顶部和加压区域15之间。加压区域15被示出为包括一个或多个加热器17以及喷雾嘴19，其被配置以控制反应堆容器52的上端56内的压力或维持蒸汽室(steam dome)。位于反应堆容器偏转屏障35下方的冷却剂可包括相对欠热的冷却剂TSUB，然而反应堆容器52的上端56中的加压器区域15内的冷却剂可包括基本饱和的冷却剂TSAT。冷却剂的液位被示出为高于反应堆容器偏转屏障
35且位于加压器区域15内，以使得在动力模块组件30正常运行的情况下，在反应堆容器偏转屏障35与反应堆容器52的底部55之间的整个体积填满了冷却剂。

[0035] 图4示出了包括由一个或多个控制棒导管或量测(instrumentation)结构45支撑的反应堆容器偏转屏障35的示例性动力模块组件40的局部视图。所述一个或多个控制棒导管或量测结构45可附接到反应堆容器52的上端，并用来引导控制棒插入反应堆6和从反应堆芯6移出，还可以为位于反应堆容器52内测的量测设备提供支持。通过用一个或多个控制棒导管或量测结构45附接或悬挂反应堆容器偏转屏障35，反应堆容器偏转屏障35可免于接触反应堆容器52的侧面。通过使反应堆容器偏转屏障35和反应堆容器壁52隔离，反应堆容器偏转屏障35被保护以免受动力模块组件40的不同材料和结构的热膨胀率变化影响，或免受原本可能损坏反应堆容器偏转屏障35或反应堆容器52的任何部件移动的影响。提升管段24被示出为包括面向内的部分65，其改变冷却剂的流动压力从而减小由反应堆容器偏转屏障35使其循环的冷却剂26的变向损失。

[0036] 在一个实施方案中，该面向内的部分65的横截面在形状上近似飞机机翼的横截面，不过例如该面向内的部分65具有更小的横截面面积。该面向内的部分65的横截面的圆头端可朝向容器的顶部或底部，或者两端皆为圆头端。该面向内的部分65可围绕反应堆罩20或者提升管段24上端的周缘连续地设置定位(例如，图9)。该面向内的部分65可影响压力的变化，并且伴随影响围绕提升管段24整个周缘的冷却剂26的变向阻力的损失。在一个实施方案中，该面向内的部分65包括围绕反应堆罩20或提升管段24上端的周缘定位的多个部分(例如，图8)。该面向内的部分65可以被理解为类似于飞机机翼的空气动力特性来影响冷却剂流26或流体压力，因为冷却剂流优先被引导为使分离区和相关损失最小化。

[0037] 图5示出了包括隔板组件50和冷却剂流增加机构(包括面向内的部分65)的示例性动力模块组件150的局部视图。反应堆容器52包括上端56和下端55(图3)。加压器区域15位于反应堆容器52的上端56附近，然而反应堆芯6位于反应堆容器52的下端55附近。隔板组件50被示出位于反应堆芯6和加压器区域15之间。反应堆罩20(图3)引导冷却剂流28流过反应堆芯6，其中反应堆罩20包括面向内的部分65，所述面向内的部分65改变冷却剂的流动压力以及促使冷却剂的循环(示为冷却剂流26)分流流过隔板组件50并朝向反应堆容器52的底端55流动。

[0038] 隔板组件50包括上隔板62和下隔板64。由于隔板区域的分层结构，在上、下隔板62、64之间可存在一个热/冷液体的界面Lo，其分隔了欠热冷却剂TSUB和饱和冷却剂TSAT。
液体界面Lo提供了一种介质，在该介质中，当流入加压器时，进入加压器区域的第一流体是热流体，随后进入加压器的欠热冷却剂TSUB被加热(或与饱和冷却剂TSAT混合)然后再进入加压器区域15。隔板组件50用来阻碍欠热冷却剂TSUB进入加压器区域15(其基本上包括的是饱和冷却剂TSAT)。隔板组件50有助于在上、下隔板62、64之间维持或建立一个热阱。一个蒸汽室可被维持在加压器区域15中或反应堆容器52的上端56。如果欠热冷却剂TSUB被允许过快地进入加压器区域15，则可能导致反应堆容器压力的损失或蒸汽室的坍塌。

[0039] 隔板组件50有效地增加了从位于隔板组件50第一侧上的欠热冷却剂TSUB到位于隔板组件50第二侧上的饱和冷却剂TSAT的流动路径长度。进入隔板组件50的冷却剂流(示为F1)被允许在下隔板64附近流过或流动经过下隔板64。冷却剂流(示为Fo)接着在一个或多个内隔板72、74周围运动，然后作为冷却剂流F2穿过或通过上隔板62流出到加压器区域15。由隔板形成的流动路径引导所述流F1流过隔板组件50的被加压器区域15加热的结构。引导冷却剂流F1流过该相对较热的结构会使该流体加热，还使该流体与Tsat区域相混合，从而在其进入加压器区域15之前有效地对其进行加热。

[0040] 图6示出了包括反应堆容器偏转屏障66的示例性隔板组件60。反应堆容器偏转屏障66包括流动优化的椭圆形区域或凹形部分66A，其直径D1或宽度大于在反应堆罩20或提升管段24的面向内的部分65之间的距离Do。在一个实施方案中，下隔板66的直径D1约等于反应堆容器52的宽度或直径。

[0041] 加压器区域15位于反应堆容器52的上端。隔板组件60位于加压器区域15和提升管段24之间。隔板组件60包括一个或多个位于上隔板62和反应堆容器偏转屏障66之间的隔板72、76。所述一个或多个隔板72、76阻碍欠热冷却剂TSUB流入加压器区域15。隔板组件60可以被理解为与典型的压水式反应堆设计中的加压器波动管线(surge line)类似地工作。隔板组件60可以防止来自反应堆容器52的冷却剂的内波动(insurge)太突然地或以过低温度进入加压器区域15。在一个实施方案中，隔板组件60用来控制冷却剂进入加压器区域15的内波动率，以及通过附加的结构加热和与热流体混合来增加该内波动流的温度。

[0042] 隔板组件60具有包括上隔板62的上部。上隔板62可以包括或被附接至一个或多个隔板72。隔板组件60还包括一个下部，其包括反应堆容器偏转屏障66。反应堆容器偏转屏障66可以包括或被附接至一个或多个隔板76。

[0043] 隔板组件60可以包括一个或多个加热器79。所述一个或多个加热器79可以设置于上下隔板62、66之间。在一个实施方案中，所述一个或多个加热器79设置于上隔板62内用来加热冷却剂。在另一实施方案中所述一个或多个加热器79设置于液体界面Lo中。流过隔板组件70的冷却剂在被传输到加压器区域15的过程中可以被加热到或接近于饱和温度TSAT。隔板组件60可以被理解为既能隔离加压器区域15与欠热冷却剂TSUB，又能促使反应堆容器52中的冷却剂(示为冷却剂流26)流率增加。

[0044] 在一个实施方案中，反应堆容器偏转屏障66的宽度或直径小于围绕反应堆容器偏转屏障66周缘形成一个路径或通道68的反应堆容器52的宽度或直径。通道68为冷却剂流(示为F1)流经或流过反应堆容器偏转屏障66提供路径。冷却剂继续在一个或多个隔板72、76周围流动(示为Fo)，之后作为冷却剂流F2流经或流过上隔板62而流出。流过隔板组件60的冷却剂在流过所述路径或通道68并被上隔板72加热时，其被加热至或接近于饱和温度TSAT。

[0045] 图7示出了包括隔板组件70和冷却剂流增加机构(其包括面向内的部分65)的示例性动力模块组件75的局部视图。隔板组件70包括上隔板62和下隔板77，下隔板77具有一个或多个流动优化的椭圆形、拱形、半球形或凹形表面77A和分隔部77B。下隔板77的流动优化的凹形表面77A引导冷却剂26围绕罩20的提升管段24向下流至反应堆容器52底部。下隔板77的流动优化的凹形表面77A可以被理解为与图6中的反应堆容器偏转屏障66的流动优化的椭圆形区域或凹形部分66A的相同或相似地工作。

[0046] 分隔部77B还便于冷却剂26从隔板77的中心沿向外的方向流动。分隔部77B可被成形为相似于一个子弹尖端。基于在提升管段24出口上方的优化的位置和几何结构，分隔板77使冷却剂流的压力损失最小化。

[0047] 隔板组件70位于加压器区域15和提升管段24之间。隔板组件70包括位于上隔板62和下隔板77之间的一个或多个隔板72、78。所述一个或多个隔板72、78阻碍了欠热冷却剂TSUB流入加压器区域15。

[0048] 隔板组件70的上部包括上隔板62。所述上隔板62可以包括或被附接至一个或多个隔板72。隔板组件70的下部包括下隔板77。所述下隔板77可以包括或被附接至一个或多个隔板78。可以形成路径或通道穿过一个或所有隔板72、78。所述通道为冷却剂流(示为F1)流经或穿过下隔板77提供路径。冷却剂继续流过(示为Fo)一个或多个隔板72、78，之后作为冷却剂流F2流经或穿过上隔板62而流出。

[0049] 隔板组件70可包括一个或多个加热器79。所述一个或多个加热器79可设置于上下隔板62、77之间。在一个实施方案中，所述一个或多个加热器79设置于上隔板62内，用来加热在内波动时进入加压器区域的冷却剂。在另一实施方案中，所述一个或多个加热器79设置于与液体界面Lo相邻近的温度变化层中。流过隔板组件70的冷却剂在流到加压器区域15的过程中可被加热到或接近于饱和温度TSAT。隔板组件70可以被理解为既能隔离加压器区域15与欠热冷却剂TSUB，又能促使反应堆容器52中的冷却剂(示为冷却剂流26)流率增加。

[0050] 在一个实施方案中，所述面向内的部分65的横截面接近于倒置的泪滴。该面向内的部分65的横截面的厚度通常朝向提升管区域24的上端增加。反应堆罩20或提升管段24的上端包括一个以倒置泪滴的圆形边缘为特征的周缘。

[0051] 图8示出了包括多个面向内的部分85的冷却剂流增加机构65的一个实施方案的平面图。冷却剂流增加机构65被示出为包括四个围绕提升管24顶部周缘定位的面向内的部分85，然而应理解的是，可以提供不同数目和种类的面向内的部分65。图4、图5和图7中示出的提升管24和面向内的部分65的局部视图可以被理解为包括冷却剂流增加机构85的横截面图C-C。

[0052] 图9示出了包括连续面向内的部分95的冷却剂流增加机构65的一个实施方案的立面侧视图。面向内的部分95被示出为围绕提升管24的顶部周缘定位。图4、图5和图7中示出的提升管24和面向内的部分65的局部视图可以被理解为包括冷却剂流增加机构65的横截面图D-D。

[0053] 图10示出了冷却剂流增加机构65周围的冷却剂流26。当冷却剂流26经过冷却剂流增加机构65周围时，流出提升管24的冷却剂流26的流体压力Po被改变为流体压力P1。冷却剂流增加机构65增加了冷却剂流26的有效路径，从而使该改变后的流体压力P1随着冷却剂流26的速率而变化。使冷却剂的流体压力发生改变用于通过避免或最小化冷却剂流26自提升管24的边界层分离从而减少冷却剂流26的流动阻力或变向损失。这一过程是通过为冷却剂流提供流出提升管段24、进入环以及朝向反应堆容器52底部回流的平滑过渡来实现的。

[0054] 图11示出了运用反应堆容器偏转屏障冷却反应堆芯的一种新方法。所述方法可以被理解为运用本文图1-图10中所示的各种实施方案来操作但不限于本文图1-图10中所示的各种实施方案。

[0055] 操作210中，主冷却剂循环通过包括上部提升管的反应堆罩。

[0056] 操作220中，通过引导冷却剂流流过上部提升管的面向内部分周围，反应堆罩中的冷却剂的流体压力被改变。

[0057] 操作230中，流动优化的椭圆形、拱形、凹形或半球形的偏转屏障形成了阻碍冷却剂流入加压器区域的隔板系统的下部。在一个实施方案中，流动优化的椭圆形偏转屏障位于上部提升管和加压器区域之间，其中加压器区域位于反应堆容器的上端。

[0058] 操作240中，冷却剂被引导沿反应堆容器向下流并围绕反应堆罩。反应堆容器的流动优化的椭圆形、拱形、凹形或半球形的下端促使冷却剂流过反应堆芯，以及位于上部提升管上方的流动优化的椭圆形偏转屏障促使冷却剂流围绕反应堆罩。

[0059] 虽然本文提供的实施方案已经主要描述了压水式反应堆，但是对本技术领域普通技术人员应明了的是，这些实施方案可以如所描述的或通过一些明显的改型被应用到其他类型的核电系统。例如，这些实施方案或其变体对于沸水式反应堆也是可行的。

[0060] 围绕反应堆罩的流体流率、隔板组件中内波动和外波动流的速率、流增加装置周围移动的流体压力的变化以及本文描述的其他速率和值都是仅以示例的方式给出。其他速率和值可以通过试验确定，诸如通过构造核反应堆流体系统的全尺寸或比例模型。

[0061] 已经在本发明的一个优选的实施方案中描述和示出了本发明的原理，应明了的是，在不背离这些原理的前提下可以对本发明在布置和细节上进行修改。我们要求落在所附权利要求书的主旨和范围内的所有改型和变体的权利。

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