CN103077751A - 带有提供压力和流量控制的上部压力部分的压水堆 - Google Patents

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Abstract

压水堆（PWR）包括垂直的圆筒形压力容器，压力容器具有包含核反应堆堆芯的下部和形成一体式稳压器的容器封头。安装在容器封头上的反应堆冷却剂泵（RCP）包括位于压力容器内的叶轮、位于压力容器外面的泵电动机，以及连接电动机和叶轮的垂直驱动轴。驱动轴不通过一体式稳压器。驱动轴通过至少足够大可让叶轮通过的压力容器的容器贯穿件。

Description

带有提供压力和流量控制的上部压力部分的压水堆
技术领域
本发明涉及核反应堆技术、发电技术、核反应堆控制技术、核发电控制技术、热管理技术以及相关的技术。
背景技术
在用于产生蒸汽的核反应堆设计中，比如沸水堆（BWR）和压水堆（PWR）的设计，放射性的反应堆堆芯浸没在压力容器底部处或靠近底部的主冷却剂水中。在BWR设计中，由反应堆堆芯产生的热量使主冷却剂水沸腾形成蒸汽，位于压力容器顶部处或附近的部件（例如，汽水分离器、蒸汽干燥器等）提取所形成的蒸汽。在PWR设计中，主冷却剂保持在加压或过冷的液态中，主冷却剂从压力容器中流出而流入外部的蒸汽发生器，或者，位于压力容器之内的蒸汽发生器（有时称之为“一体化PWR”设计）。不管哪一种设计，加热的主冷却剂水加热蒸汽发生器内的二次冷却剂水而产生蒸汽。PWR设计的优点在于，蒸汽包括不暴露于放射性的反应堆堆芯的二次冷却剂水。
不管在BWR设计还是在PWR设计中，主冷却剂都流过闭合的循环回路。向上流过反应堆堆芯的主冷却剂水被加热，主冷却剂水上升通过中心区域到达反应堆顶部，那里，主冷却剂水反向流动，通过压力容器和中央上升结构之间形成的下水环腔，向下流回到反应堆堆芯。这是针对如此反应堆构造的自然对流流动回路。然而，对于高能量的反应堆，若用机电的反应堆冷却剂泵提供的原动力来补充或代替自然对流则是有利或必要的。
在传统的方法中，采用无轴封泵，其中，泵电动机使整体式的驱动轴/叶轮子组件转动。该设计的优点在于，在驱动轴/叶轮子连接处不包括任何的密封（因此，名为“无轴封泵”）。对于核反应堆来说，通常的做法是提供整体式的反应堆冷却剂泵，该冷却剂泵包括无密封的驱动轴/叶轮子组件、电动机（包括定子、转子磁体或绕组，以及合适的轴承或其它驱动联轴器）以及支承法兰，该支承法兰支承电动机并包括石墨合金密封，驱动轴通过该石墨合金密封，将泵电动机连接到叶轮。通过插入叶轮穿过反应堆压力容器中的开口，并将法兰固定在开口上，就可安装好反应堆冷却剂泵。在安装时，叶轮位于压力容器内，而泵电动机位于压力容器外面（且最好位于设置在压力容器周围的任何隔绝材料外面）。尽管电动机位于压力容器外面，但仍有足够的热量传递到泵电动机，于是，通常设置呈热交换器或类似形式的专用电动机冷却装置。将泵电动机放置在外面简化了电源连接，并能使泵电动机设计在额定温度下，该温度基本上低于压力容器内主冷却剂水的温度。
本发明披露的是提供各种益处的改进，本技术领域内的技术人员阅读以下描述后将会明白到这些改进。
发明内容
在本发明的一个方面，装置包括压水堆（PWR），其包括：带有垂直定向的圆柱轴线的圆筒形压力容器；设置在圆筒形压力容器内的核反应堆堆芯；设置在圆筒形压力容器内的分离器板，该分离器板分隔压力容器以限定设置在分离器板上方的含有稳压器体积的一体式稳压器和设置在分离器板下方限定反应堆体积且包含核反应堆堆芯的反应堆容器部分，其中，分离器板限制但不完全切断稳压器体积和反应堆体积之间的流体连通；以及反应堆冷却剂泵包括：（i）设置反应堆体积内的在压力容器内的叶轮，（ii）设置在压力容器外面的泵电动机，以及（iii）可操作地连接泵电动机与叶轮的驱动轴，其中，（1）泵电动机的至少一部分设置在分离器板的上方，（2）反应堆冷却剂泵没有部分设置在稳压器体积内，以及（3）驱动轴通过压力容器内的开口，该开口至少足够大可让叶轮通过。
在本发明的另一方面，方法包括安装反应堆冷却剂泵，该泵包括泵电动机、驱动轴、叶轮以及安装在压水堆（PWR）上的安装法兰，压水堆包括压力容器和设置在压力容器内的核反应堆堆芯，上述安装包括：在压力容器外预组装泵电动机、驱动轴、叶轮和安装法兰，以形成设置在压力容器外面的作为一个单元的泵组件，其中，泵电动机通过驱动轴与叶轮连接；插入泵组件的叶轮和驱动轴通过压力容器的开口，同时，泵电动机保持在压力容器外面；以及将泵组件的法兰固定到压力容器外面以在压力容器上安装泵组件；其中，上述插入和固定将泵组件安装在压力容器上，使泵组件的驱动轴垂直地定向。
在本发明的另一方面，就在前面段落中描述的反应堆冷却剂泵还包括泵扩散器，其不是由预组装形成的整体泵组件的一个部件，前面段落中描述的安装还包括在插入和固定操作之外的操作中将泵扩散器设置在压力容器内。
在本发明的另一方面，装置包括反应堆冷却剂泵，该泵包括泵组件和泵扩散器。泵组件包括泵电动机、叶轮以及可操作地连接作为所述泵组件的泵电动机和叶轮的驱动轴。泵扩散器构造成接纳叶轮。泵扩散器不与泵组件固定。
在本发明的另一方面，装置包括前面段落中阐述的反应堆冷却剂泵以及压水堆（PWR），压水堆包括带有垂直定向的圆柱轴线的圆筒形压力容器，设置在圆筒形压力容器内的核反应堆堆芯，以及设置在圆筒形压力容器内的分离器板，分离器板分离压力容器而限定设置在分离器板上方的一体式稳压器体积和设置在分离器板下方包含核反应堆堆芯的反应堆容器部分。反应堆冷却剂泵安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使叶轮安装在泵扩散器内，泵电动机的至少一部分设置在分离器板的上方。反应堆冷却剂泵没有任何部分通过一体的稳压器体积。
在本发明的另一方面，装置包括反应堆冷却剂泵和压水堆（PWR）。反应堆冷却剂泵包括泵电动机、叶轮、可操作地连接泵电动机和叶轮的驱动轴、以及泵扩散器。泵电动机、叶轮、驱动轴，以及泵扩散器固定在一起成为整体的泵组件，令叶轮设置在泵扩散器内。压水堆包括圆柱轴线垂直定向的圆筒形压力容器，设置在圆筒形压力容器内的核反应堆堆芯，以及设置在圆筒形压力容器内的分离器板，分离器板分离压力容器而形成设置在分离器板上方的一体式稳压器体积和设置在分离器板下方包含核反应堆堆芯的反应堆容器部分。整体的泵组件安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使泵电动机的至少一部分安装在分离器板的上方，反应堆冷却剂泵没有部分通过一体式稳压器体积。
附图说明
本发明可形成各种部件和这些部件的布置，以及各种过程操作和这些过程操作的安排。附图仅是为了说明优选的实施例，并不认为是限制本发明。
图1示意地示出压水堆（PWR）的侧视剖视图，该压水堆包括一体的稳压器和反应堆冷却剂泵（RCP）。
图2示意地示出图1的PWR的上部容器部分的立体图。
图3示意地示出图1的PWR的容器封头区域的侧视剖视图，该压水堆包括一体的稳压器和RCP。
图4示意地示出反应堆冷却剂泵（RCP）的侧视剖视图。
图5示意地示出图1的PWR的上部容器部分的立体图，使封闭件打开，以使容器封头移离容器的其余部分，令容器封头和容器其余部分倾斜而露出选定的内部部件。
图6和7分别示意地示出上部容器部分的一个替代实施例的立体图和放大的剖视立体图，该上部容器略去了封闭件以移去容器封头，并使用了不同成形的一体式稳压器。
图8示意地示出图1的PWR的容器封头区域的替代实施例的立体图，该压水堆包括另一个替代的RCP实施例。
具体实施方式
参照图1-4，压水堆（PWR）包括圆筒形压力容器10。如本文中所采用的，词语“圆筒形压力容器”是指，压力容器具有大致的圆筒形形状，但在某些实施例中可偏离数学意义上完全的圆筒形。例如，所示的圆筒形压力容器10沿着圆筒形长度具有直径变化的圆形横截面，并具有倒圆的端部，且包括各种容器贯穿件、容器部分法兰连接等。圆筒形压力容器10安装在直立位置中，其具有上端12和下端14。然而，直立位置可考虑偏离圆柱轴线的准确垂直定向。例如，如果PWR安装在海上的容器中，那么，PWR可以是带一定倾斜的竖立，由于海上容器在水上或水下运动，该斜度可随时间而变化。PWR还包括用图示的放射性核反应堆堆芯16，该堆芯16包括大量裂变材料，诸如含有浓缩在裂变的235U同位素中的二氧化铀（UO2）的材料，排列起来的燃料棒束等设置在燃料篮或其它支承组件内，它们构造成安装在压力容器10的合适的安装支架或固定结构内（堆芯安装特征未予示出）。用图示的控制棒系统18提供了反应性控制，控制棒系统18通常包括控制棒组件，它们安装在连接棒、蛛状构件或其它支承元件上。控制棒包括中子吸收材料，而控制棒组件（CRA）可操作地与控制棒驱动机构（CRDM）单元相连，控制棒驱动机构（CRDM）单元可控制地将控制棒插入反应堆堆芯16内或从中拔出，以控制或停止链式反应。就反应堆堆芯16来说，控制棒系统18用图解方法示出，诸如单个的控制棒、连接棒、蛛状构件和CRDM单元那样的单个部件未予示出。图解方法示出的控制棒系统是一内部系统，其中，CRDM单元设置在压力容器10内。内部控制棒系统设计的某些说明性实例包括：2010年12月16日公开的Stambaugh等人的美国专利公开No.2010/0316177A1，其题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构（Control Rod Drive Mechanism for Nuclear Reactor）”，本文以参见方式引入其全部内容；以及2010年12月16日公开的Stambaugh等人的国际专利公开WO 2010/144563A1，其题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构（ControlRod Drive Mechanism for Nuclear Reactor）”，本文以参见方式引入其全部内容。替代地，可采用外部的CRDM单元，然而，外部的CRDM单元需要通过压力容器10顶部或底部的机械贯穿件，以连接控制棒。
在PWR运行状态中，PWR的压力容器10含有主冷却剂水，其用作为主冷却剂和使中子热化的慢化剂材料。所示的PWR包括如下所述的一体化的稳压器。分离器板20设置在圆筒形压力容器10内。分离器板20分离开压力容器10而形成：（1）含有设置在分离器板20上方的稳压器体积的一体化的稳压器22；以及（2）形成设置在分离器板20下方的反应堆体积的反应堆容器部分24。核反应堆堆芯16和控制棒系统18设置在反应堆体积内。分离器板20限制但不完全切断稳压器体积和反应堆体积之间的流体连通。其结果，稳压器体积内的压力与反应堆体积连通，这样，通过调整稳压器体积内的压力，就可调整反应堆体积的运行压力。为此目的，蒸汽泡保持在稳压器体积的上部，而一体化的稳压器22包括加热器元件26，其施加热量来提高一体化的稳压器22内温度（和因此提高压力）。尽管未示出，但也可设置喷淋器，以注入较冷的蒸汽或水来降低一体化的稳压器22内的温度（和由此的压力）。在PWR中，主冷却剂水保持在过冷的状态。借助于图示的实例，在某些设想的实施例中，压力容器10的密封体积内的主冷却剂压力大约为2000psia，温度大约为300-320°C。再次说明，这只是一个说明性的实例，不同范围的其它过冷的PWR的运行压力和温度也是可考虑的。
反应堆堆芯16设置在反应堆体积内，通常靠近压力容器10的下端14，并浸没在主冷却剂水内，除了一体化的稳压器22的蒸汽泡外，主冷却剂水填满压力容器10。（蒸汽泡也包括主冷却剂，但处于蒸汽状态中）。主冷却剂水被发生在核反应堆堆芯16内的放射性链式反应加热。主冷却剂流动回路由圆柱形的中央上升器30限定，该上升器在圆筒形压力容器10内与容器10同心地设置，具体来说，设置在反应堆体积内。加热的主冷却剂水通过中央上升器30向上升，直到主冷却剂水到达上升器的顶部，在那里，主冷却剂水反向流动，并下落通过圆筒形中央上升器30和圆筒形压力容器10之间形成的下水环腔32。在下水环腔32的底部处，主冷却剂水流又返回流动，向上回流通过核反应堆堆芯16而完成回路。
在某些实施例中，环形的内蒸汽发生器36设置在下水环腔32内。二次冷却剂水流入给水入口40（可供选择地，可在给水腔内缓冲后），流过内蒸汽发生器36，在那里，二次冷却剂水被下水环腔32内靠近的主冷却剂加热而转化为蒸汽，蒸汽流出蒸汽出口42（同样，可供选择地，可在蒸汽环腔内缓冲后）。输出的蒸汽可用来驱动涡轮机发电，或用于某些其它的用途（外部装置特征未示出）。带有内蒸汽发生器的PWR有时被称之为一体式PWR，一体式PWR的说明性实例显示在2010年12月16日公开的Thome等人的美国专利申请公开No.2010/0316181A1，其题为“一体的螺旋形盘管压水核反应堆（IntegralHelical Coil Pressurized Water Nuclear Reactor）”，本文以参见方式引入其全部内容。尽管该公开文献披露了使用螺旋形蒸汽发生器管的蒸汽发生器，但其它管子的几何形状、包括直的（例如，垂直的）直通蒸汽发生器管、或再循环的蒸汽发生器、或U-管蒸汽发生器，或诸如此类的蒸汽发生器等也是可考虑的。
在这里所披露的实施例中，反应堆冷却剂泵（RCP）50辅助或驱动主冷却剂水的循环。特别地参照图4，每个反应堆冷却剂泵（RCP）50包括：设置在压力容器10内（和更具体地在反应堆体积内）的叶轮52；设置在压力容器10外的泵电动机54；以及将泵电动机54可操作地连接至叶轮52的驱动轴56。泵电动机54的至少一部分设置在分离器板20的上方，反应堆冷却剂泵50没有任何部分设置在一体化的稳压器22的稳压器体积内。图1-4实施例的每个RCP50还包括包含叶轮52的环形的泵壳或扩散器58。
靠近一体式稳压器22来定位RCP50，使用于通过驱动轴56的压力容器10的开口放置在提高的位置处。在牵涉RCP50的失水事故（LOCA）的情况中，该提高的放置减小了大量主冷却剂流失的可能性。此外，叶轮52在主冷却剂流动回路的“转向”点处运转，即，在主冷却剂水从通过中央上升器30的向上流反向到通过下水环腔32的向下流的流动方向反向转折点处。由于该流动的反向已经引入了某些流动湍流，所以，由RCP50的运行引入的任何附加的湍流有可能被忽略掉。RCP50也不会阻碍自然循环，自然循环便于各种从动的紧急冷却系统的实施，在驱动RCP50的失电事件中，从动的紧急冷却系统都要依赖于该自然的循环。还有，RCP50也远离反应堆堆芯16，因此，不可能在堆芯16内引入流动湍流（有可能造成温度的变化）。
另一方面，RCP50放置在提高的位置处，有可能将主冷却剂水流中的湍流引入到内蒸汽发生器36。为了减小任何这一效应，在图1-4的实施例中，RCP50由入口腔60和出口腔62进行缓冲。流出圆筒形中央上升器30顶部的主冷却剂水，流入入口腔60内，在那里主冷却剂水的流动借助于RCP50反向，RCP50推进主冷却剂水向下流入下水环腔32内。换言之，RCP50将主冷却剂排入出口腔62内，出口腔62使RCP50与内蒸汽发生器36分离。可供选择地，流动转向器元件或结构可设置在中央上升器30顶部处或其附近，以帮助流动反向。在所示的实施例中，流动转向器屏63用于该目的；然而，在其它的实施例中，可采用其它的转向器元件或结构。借助于附加的说明性实例，流动转向器元件或结构可用靠近中央上升器顶部的侧向开口来实现，或通过成形分离器板来用作为流动转向器。替代地，流动转向器结构可以在出口腔62上。
RCP50将推进的主冷却剂水输出到输出腔62内，该输出腔对从泵流入到环形蒸汽发生器36内的流动起到缓冲作用。主冷却剂从出口腔62流入蒸汽发生器管子（在这样的实施例中，其中，较高压力的主冷却剂在蒸汽发生器管子内流动），或流入包围蒸汽发生器管子的体积内（在这样的实施例中，其中，较高压力的主冷却剂在蒸汽发生器管子外流动）。无论在哪一种情形中，从RCP50流入蒸汽发生器36内的主冷却剂都被得到缓冲，以降低流动的不均匀性。此外，因为每个RCP50都输出到出口62内，且不与内蒸汽发生器36的入口机械地相连，所以，一个RCP50的失效并不成为多大问题。（相比之下，如果RCP机械地连接到蒸汽发生器的特殊入口，例如，通过构造泵壳，使其出口与蒸汽发生器的入口相连，则一个RCP的失效完全地从使用中移去了蒸汽发生器的联接部分）。
图1-5中所示的RCP50使用压力容器10中相对小的开口进行安装。具体来说，在某些实施例中，可让驱动轴56通过的开口小至不会让泵壳58通过。
参照图5，为了能披露开口小至不会让泵壳58通过的方法，压力容器10包括位于分离器板20处或其下方的以及（在所示的实例中）位于内蒸汽发生器36的顶部处或其上方的封闭件。封闭件包括匹配的法兰64A、64B，它们使用诸如合作的拉紧螺母和拉紧螺栓的组合那样合适的紧固件，以匹配的方式密封在一起。通过打开封闭件64（例如，移去紧固件）并通过吊耳69提起容器封头，由此，分离开法兰64A、64B（见图5，但要指出的是，图5用图示方法示出了各呈倾斜的封头10H和容器的其余部分，以露出内部部件；然而，通常使用吊车或类似设备来竖直向上即垂直地吊起封头10H，然后，选择性地侧向地移动吊起的封头10H到停放地来移走封头10H），这样，就可从压力容器10的其余部分中移去压力容器10的封头10H。容器封头10H形成一体式稳压器22，并还包括压力容器10支承RCP50的那部分。因此，移去压力容器10的封头10H便同时移去了一体式稳压器22和RCP50。移去容器封头10H便露出了出口腔62的上和下表面，并提供从下面通向泵壳58的通路。因此，在维护期间，其中，压力容器10被减压并移去容器封头10H，如果需要的话，就可安装或更换泵壳58。
RCP50可如下地安装。通常先安装泵壳58。这可在容器封头10H制造过程中进行，或在安装容器封头10H以形成完整的压力容器10之前的任何时候进行。泵电动机54、叶轮52和连接的驱动轴56预组装成一个单元，在某些实施例中，可以是在市场上采购到的诸如用在沸水堆（BWR）系统中的无轴封泵类型的泵。通过将叶轮52和驱动轴56插入开口中，并用螺栓将泵组件的安装法兰70固定到压力容器10，使安装好的泵电动机54位于压力容器10外面，并被安装法兰70支承在压力容器10上，由此，泵组件52、54、56在压力容器10的开口处安装成一个单元。在替代的组装顺序中，可在安装容器封头10H以形成完整的压力容器10之前，且在安装泵壳58之前或之后，设想将作为一个单元的泵组件52、54、56安装到压力容器10上。
通过采用所示的实施例，其中，用于RCP50的开口小至不会让泵壳58通过，这些开口做得很小从而使这些开口处出现失水事故（LOCA）的可能性和严重程度减到最小。然而，该方法仍能利用市场上可采购到的一体的泵组件，其包括固定在一起成为整体泵组件的泵电动机54、叶轮52和驱动轴56。另一方面，泵壳58不与整体的泵组件52、54、56固定。
RCP50的数量应选择为可提供足够的原动力来维持通过主冷却剂回路所要求的主冷却剂流动。可提供附加的RCP50，以确保在一个或两个RCP发生故障事件中的冗余性。如果有N个反应堆冷却剂泵（其中，N是大于或等于2的整数，例如某些实施例中，N=12），则冷却剂泵最好均匀地间距，例如，围绕圆筒形压力容器10的圆柱轴线成360°/N间距（例如，对于N=12，间距就位30°）。外部安装的泵电动机54有利地与压力容器10内的高温环境间隔开。然而，通过法兰70的传导以及从压力容器10外部的辐射/对流，仍预期有大量热量流入泵电动机54。因此，在所示的实施例中，RCP50还包括用以从泵电动机54移去热量的热交换器74。可以提供其他替换的热控制的机构，例如，携带水、空气或其它冷却剂流体的开路的冷却剂流动回路。此外，如果泵电动机54额定用于足够高温运行的话，那么可设想省略掉如此的热控制机构。
所示结构的另一优点在于，RCP50的泵电动机54是垂直地安装，使驱动轴56垂直地定向并平行于圆筒形压力容器10的圆柱轴线。该垂直布置消除了作用在转动电动机54和转动驱动轴56上的侧向力，这又减小了泵电动机54和其它泵部件上的磨损。
所示结构的还有另一优点在于，RCP50没有哪一部分通过一体式稳压器的体积。这简化了一体式稳压器22的设计并缩短了驱动轴56的长度。然而，由于传统上稳压器位于压力容器的顶部，结合垂直定向的泵电动机54和垂直定向的驱动轴56来实现该种布置，而这种布置需要重新构造稳压器。在图1-5的实施例中，圆筒形压力容器10的容器封头的横截面包括形成一体式稳压器22的凹入部76的狭窄部分。该凹入部76允许泵电动机54至少部分地设置在凹入部76内，于是，提供足够的空间来垂直地安装泵电动机54。该凹入部76应该足够大以在安装过程中容纳下泵电动机54。
将RCP50放置在压力容器封头上还有的另一优点在于，该布置不占据压力容器降低的（下部的）空间，因此，留出该空间来容纳内部的CRDM单元、较大的蒸汽发生器等。
图1-5的实施例是说明性的，可设想诸如一体式稳压器22、RCP50等的各种部件可以各种方式进行修改。参照图6-9，图中阐述了某些附加的说明性实施例。
参照图6和7，图中示出上部容器部的替代的实施例。图6和7的替代实施例与图1-5的实施例不同之处在于，它具有修改的压力容器110，其中，（1）省略了用于移去容器封头的封闭件64，以及（2）提供不同形状的一体式稳压器122。
与图1-5的实施例中包括容纳RCP50的凹入部76的一体式稳压器22不同，一体稳压器122在其全长上变窄（即，截面直径变小）以容纳RCP50。该方法具有提供更多安装泵电动机54的垂直空间之优点（如果在安装电动机时要插入长的驱动轴，则可以特别地有利）。与稳压器22相比，一体式稳压器122的缺点在于，由于一体式稳压器122在其全部高度上而不是仅在凹入部76上变窄，所以，一体式稳压器122减小了稳压器体积。
图6和7的实施例可采用与图1-5的实施例中所用相同的RCP安装结构，包括将RCP50安装在开口小至不会让泵壳或扩散器58通过的压力容器的开口处。由于容器封头不能被移去以插入扩散器58，所以，可合适地提供诸如图示的检修孔130那样的其它进入通路，以便将扩散器58插入压力容器内。通常检修孔130已经被要求提供用于蒸汽发生器堵管或其它维护操作的通路，因此，无需附加的容器贯穿件，就能够利用安装在容器小开口处的所披露的泵。
特别地参照图7，示出了RCP50的安装。图7示出安装RCP50之前的容器封头，其中一个RCP50定位在开口132上方，该开口132的尺寸小至不可让扩散器58通过，但对于通过叶轮52已足够大了。在所示的图7中，对应的扩散器58已经安装在压力容器110内的位于稳压器分离器板20下方的支撑板134上。支撑板134还起作压力分隔器，其使扩散器58的抽吸侧和排出侧分离开。在图7中，检修孔130显示为已盖上盖板。（注意，在图7中，仅示出两个扩散器58，一个扩散器对应于一个RCP50；更一般地说，在人孔130盖上盖板之前，所有扩散器58将通过打开的检修孔130安装到其对应的支撑板134的开口中。）为了安装图7中所示的图示的RCP50，叶轮52和驱动轴56通过开口132插入，以将叶轮52定位在扩散器58内设计的位置，而法兰70用螺栓紧固到开口132上，以形成密封（通常在法兰70处借助于垫片、O形环或其它的密封元件进行密封）。
参照图8，示出另一实施例。该实施例不同于图6-7实施例之处在于：（i）开口132被较大的开口142替代，开口14足够大可通过包括扩散器58在内的整个组件，以及（ii）在图8的实施例中，RCP50作为整体式泵组件进行安装，泵组件包括电动机54、叶轮52、驱动轴56和扩散器58。在该实施例中，整体式泵组件包括固定在一起的电动机54、叶轮52、驱动轴56和扩散器58，它们成为与设置在整体的泵组件的扩散器58内的叶轮52固定在一起作为整体的泵组件52、54、56、58。图8用图示方法示出该安装，其显示布置在开口142对应一个开口上方的整体式泵组件52、54、56、58，准备将扩散器58插入到开口142内（注意，叶轮52位于扩散器58之内，因此在图8中不可见）。该实施例的优点在于能使用市场上能够采购得到的可包括泵壳的泵，并还能通过开口142移去/更换扩散器58。此外，该实施例便于在将RCP50安装在反应堆上之前预先对齐扩散器58内的叶轮52。
图8的实施例包括检修孔130。在图8的实施例中，该检修孔130不用于扩散器58的安装/更换，但通常实施蒸汽发生器的堵管或其它的维护操作（可能包括对扩散器58的检查）。
所示实施例是设想变型和变化的实施例的多个实例；也可考虑未予示出的其他变型和变化的实施例。例如，尽管所示的PWR是包括内蒸汽发生器36的一体式PWR，但在某些设想的替代的实施例中，可采用外部的蒸汽发生器，在此情形中，给水入口40和蒸汽出口42可被通向蒸汽发生器的主冷却剂出口端口以及从蒸汽发生器返回主冷却剂的主冷却剂入口端口替代（替代的实施例未示出）。此外，尽管这里指明了不需将RCP50机械地连接到内蒸汽发生器之优点，但替代地可设想将RCP50连接到内蒸汽发生器入口，例如，用具有直接连接到蒸汽发生器的主冷却剂入口的出口的泵壳来替换出口腔62主冷却剂水和所示的扩散器58。
这里已经图示和描述了优选的实施例。显然，其他人在阅读和理解了前面的详细描述之后将会想到各种修改和替换。只要这些修改和替换落入附后权利要求书或其等价物的范围之内，那么，就要认为本发明包括所有如此的修改和替换。

Claims (31)

1.一种装置包括压水堆，其包括：
带有垂直定向的圆柱轴线的圆筒形压力容器；
设置在圆筒形压力容器内的核反应堆堆芯；
设置在圆筒形压力容器内的分离器板，其分隔压力容器以限定设置在分离器板上方含有稳压器体积的一体式稳压器和设置在分离器板下方的限定反应堆体积且包含核反应堆堆芯的反应堆容器部分，其中，分离器板限制但不完全切断稳压器体积和反应堆体积之间的流体连通；以及
反应堆冷却剂泵包括：（i）设置在压力容器内的反应堆体积内的叶轮，（ii）设置在压力容器外面的泵电动机，以及（iii）可操作地连接泵电动机与叶轮的驱动轴，其中，（1）反应堆冷却剂泵没有部分设置在稳压器体积内，以及（2）驱动轴通过压力容器内的开口，该开口至少足够大可让叶轮通过。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，圆筒形压力容器的横截面包括形成一体式稳压器的凹入部的狭窄的部分，其中，泵电动机至少部分地设置在所述凹入部内。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，泵电动机至少部分地交叠圆筒形压力容器的反应堆容器部分的横截面面积。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵的驱动轴平行于圆筒形压力容器的圆柱轴线定向。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵包括围绕圆筒形压力容器的圆柱轴线成360°/N间距的N个反应堆冷却剂泵，这里N是大于或等于2的整数。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
压水堆还包括中空的圆筒形中央上升器，其与反应堆体积内的圆筒形压力容器同心地设置并设置在圆筒形压力容器内；以及
反应堆冷却剂泵的叶轮构造成向下推进主冷却剂水，使其进入到中空圆筒形中央上升器和圆筒形压力容器之间形成的下水环腔。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
压水堆还包括设置在下水环腔内的内蒸汽发生器。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵将主冷却剂排入出口腔内，该出口腔与反应堆冷却剂泵和内蒸汽发生器间隔开。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵还包括包含叶轮的环形泵扩散器，该装置还包括：
支撑板，该支撑板设置在分离器板的下方，该支撑板支承泵扩散器。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，（i）反应堆冷却剂泵还包括含有叶轮的泵扩散器，以及（ii）可让驱动轴通过的压力容器内的开口小至不让泵扩散器通过。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括设置在泵扩散器处或泵扩散器下方的检修孔，该检修孔足够大可让泵扩散器通过。
12.一种方法，包括：
安装反应堆冷却剂泵，该泵包括泵电动机、驱动轴、叶轮以及在压水堆上的安装法兰，压水堆包括压力容器和设置在压力容器内的核反应堆堆芯，所述安装包括：
在压力容器外预组装泵电动机、驱动轴、叶轮和安装法兰，以形成设置在压力容器外面的作为一个单元的泵组件，其中，泵电动机通过驱动轴与叶轮连接；
插入泵组件的叶轮和驱动轴通过压力容器的开口，同时，泵电动机保持在压力容器外面；以及
将泵组件的法兰固定到压力容器外面以在压力容器上安装泵组件；
其中，插入和固定使泵组件安装在压力容器上，使泵组件的驱动轴垂直地定向。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，反应堆冷却剂泵还包括泵扩散器，泵扩散器不是通过预组装形成的整体的泵组件的部件，该安装还包括：
在除插入和固定操作之外的操作中，将泵扩散器设置在压力容器内。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述安装包括在实施插入之前将泵扩散器设置在压力容器内，所述插入包括通过压力容器的开口插入叶轮和驱动轴，以将叶轮定位在泵扩散器内。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，可让叶轮和驱动轴插入通过的压力容器的开口小至不让泵扩散器通过，所述设置包括：
通过压力容器的检修孔，将泵扩散器插入压力容器内，所述检修孔与插入叶轮和驱动轴所通过的压力容器的开口相分离。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在通过压力容器的开口插入泵组件的叶轮和驱动轴之前，进行将泵扩散器设置在压力容器内。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：在压水堆上安装反应堆冷却剂泵之后，从压水堆移去泵组件，同时，留下泵扩散器设置在压力容器内。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述插入和固定将泵组件安装在压力容器上，使泵组件的驱动轴垂直地定向，且泵电动机设置在叶轮上方。
19.一种装置包括：
反应堆冷却剂泵，该泵包括：
泵组件，泵组件包括泵电动机、叶轮以及可操作地连接作为所述泵组件的泵电动机和叶轮的驱动轴，以及
泵扩散器，泵扩散器构造成接纳叶轮，泵扩散器不与泵组件固定。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括：
压水堆，该压水堆包括圆柱轴线垂直定向的圆筒形压力容器，设置在圆筒形压力容器内的核反应堆堆芯，以及设置在圆筒形压力容器内的分离器板，该分离器板分离压力容器以限定设置在分离器板上方的一体式稳压器体积和设置在分离器板下方包含核反应堆堆芯的反应堆容器部分；
其中，反应堆冷却剂泵安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使叶轮设置在泵扩散器内，而泵电动机的至少一部分设置在分离器板的上方，且反应堆冷却剂泵没有部分通过一体式稳压器体积。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使驱动轴垂直地定向。
22.如权利要求20所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使驱动轴垂直地定向，且使泵电动机设置在叶轮上方。
23.如权利要求20所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使叶轮和泵扩散器设置在分离器板下方的反应堆容器部分内。
24.如权利要求20所述的装置，其特征在于，泵扩散器安装在设置在分离器板下方的支撑板上，并被该支撑板支承，其中，叶轮不受泵扩散器支承，也不受支撑板支承。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述支撑板分离泵扩散器的抽吸侧和排出侧。
26.如权利要求20所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使驱动轴通过圆筒形压力容器的容器贯穿件，该贯穿件足够大可让叶轮通过。
27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，可让驱动轴通过且其上安装反应堆冷却剂泵的圆筒形压力容器的容器贯穿件小至不让泵扩散器通过。
28.一种装置，包括：
反应堆冷却剂泵，该反应堆冷却剂泵包括泵电动机、叶轮、可操作地连接泵电动机和叶轮的驱动轴、以及泵扩散器，其中，泵电动机、叶轮、驱动轴以及泵扩散器固定在一起成为整体的泵组件，令叶轮设置在泵扩散器内；以及
压水堆，该压水堆包括圆柱轴线垂直定向的圆筒形压力容器、设置在圆筒形压力容器内的核反应堆堆芯、以及设置在圆筒形压力容器内的分离器板，分离器板分离压力容器而限定设置在分离器板上方的一体式稳压器体积和设置在分离器板下方的包含核反应堆堆芯的反应堆容器部分；
其中，整体的泵组件安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使泵电动机的至少一部分安装在分离器板的上方，反应堆冷却剂泵没有部分通过一体式稳压器体积。
29.如权利要求28所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使驱动轴垂直地定向。
30.如权利要求28所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使驱动轴垂直地定向，且泵电动机设置在叶轮上方。
31.如权利要求28所述的装置，其特征在于，反应堆冷却剂泵安装在压水堆的圆筒形压力容器上，使叶轮和泵扩散器设置在分离器板下方的反应堆容器部分内。
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