CN1051395C - 具有多面体的主屏蔽和可拆卸的容器隔热层的核反应堆 - Google Patents

Abstract

核反应堆装备有一个安置在主屏蔽开孔内的正圆筒形容器。该开孔由许多平侧壁所确定，形成一个正多面体形开孔。反应堆容器由支承件支承在主屏蔽开孔内。隔热多面体由许多平的隔热板件所构成，并安置在反应堆容器和主屏蔽的侧壁之间。反应堆监测仪表可以安装在主屏蔽开孔拐角内，并处在侧壁和反应堆容器之间，因此在监测仪表和反应堆容器之间不设置隔热层。

Description

具有多面体的主屏蔽和可拆卸的容器隔热层的核反应堆

本发明涉及核反应堆，特别是使这些反应堆的堆容器隔热和屏蔽。

用主屏蔽包围核反应堆的堆容器是标准的做法，主屏蔽协助保护堆容器周围区域免受反应堆容器发射的辐射。一般，在反应堆容器和主屏蔽内壁之间有一个小量的空间或容积。这个空间的大小取决于反应堆容器和主屏蔽之间的间隙尺寸。主屏蔽在传统上是由混凝土制成。主屏蔽的设计或结构形状一般是由必须维持的辐射屏蔽量来控制。同反应堆容器在运行中有关的高温，一般约为260℃(500°F)至316℃(600°F)，可以导致邻接反应堆容器的主屏蔽部分的损害。为了减少主屏蔽损害的可能性，希望使其温度不超过约66℃(150°F)至93℃(200°F)。相应地，必须使反应堆同主屏蔽热绝缘。

传统上，反应堆容器是安置在主屏蔽中的普通圆筒形开孔内，在反应堆容器和主屏蔽之间有约15.2cm(6英寸)至25.4cm(10英寸)的环道或间隙。反应堆容器保温隔热层一般是在反应堆装置的安装过程中直接地连接到反应堆容器上。由于反应堆容器和主屏蔽之间的有限的空间，隔热层的继后拆卸或更换是很困难的和费时间的。众所周知增加圆筒形反应堆容器和圆筒形主屏蔽之间的间隙尺寸，可以增加其间的空间大小，由此提高隔热层的可接近性。然而，这种办法已证明是一种不令人满意的解决方法，因为它要求增加反应堆容器支承结构必须跨接的距离，支承结构将反应堆容器支承在主屏蔽内。

为了提供较大的空间给堆外监测仪表，诸如堆外探测器，也希望增加主屏蔽和反应堆容器之间的空间大小。在现有的反应堆中，这样一些探测器是安置在反应堆容器和主屏蔽之间的空间内或主屏蔽混凝土内。对于这两种类型的堆外探测装置中的任何一种来说，反应堆容器隔热层是安置在反应堆容器和堆外探测器之间。这种隔热层的存在会有害地影响堆外探测器的工作性能，因为由堆外探测监测的信号强度由于信号通过隔热层而减小。

对于一个核反应堆来说，为了反应堆容器隔热层的安装、拆卸和维护，为了反应堆监测仪表的安置和改善通路，在反应堆容器和主屏蔽之间需要设置附加的空间，但是它不要求反应堆容器支承结构跨接增加距离或间隙以适应这个增大的空间。

本发明包括一个具有许多垂直安置的、通常是平的内侧壁的主屏蔽，这些内侧壁限定其多面体形的开孔。反应堆堆芯通常是安置在一个带有半球形底封头的正圆筒形反应堆容器内。该反应堆容器被支承在主屏蔽的开孔内，因此，主屏蔽实在地包围着安放堆芯在反应堆容器内的那个区域。

反应堆容器支承结构使反应堆容器固定在主屏蔽的开孔内。反应堆容器支承结构是和主屏蔽的至少一些平的侧壁的至少一个中央部分对准并由其支承。反应堆容器是在或靠近冷管段和堆容器连接的区域处固定到反应堆容器支承结构上。

反应堆容器隔热层通常是平的隔热板件包围着安放堆芯的反应堆容器下部。隔热板件构成一个隔热多面体，它的形状相应于主屏蔽内的多面体形开孔的形状。隔热多面体包括许多通常是长方形的侧板件，每块侧板件一般定向平行于主屏蔽的一个侧壁。另外，每块侧板件的纵向轴线通常平行于反应堆容器的纵向轴线。每块板件的长侧面邻接着相邻板件的相邻长侧面，以构成一个多面体。在板件彼此邻接处，形成一些通常是钝角的拐角。

一块通常是平的中央板件可以对中地安置在反应堆容器的半球形封头的下面和在侧板下端部的下面。中央板件通常定向垂直于板件。中央板件最好具有基本上类似于但小于由板件所连接成的多面体的横截面形状的那种形状。许多块通常是平的连接板件可以将中央板件的直线边棱连接到每块侧板件的底边棱，因此大体上反应堆容器的整个下部是由一个连续的隔热层所包围。另外一些实施例包括采用连接板件而没有一块中央板件，和采用一块中央板件而没有连接板件。

隔热板件可以是可拆卸地连接到主屏蔽的侧壁、反应堆容器、反应堆容器和主屏蔽之间的区域内所安装的仪表、或它们的任何组合上。

由主屏蔽的多面体形状引起的反应堆容器和主屏蔽之间的增空间，改善了那个区域的可接近性，便于安置在其内的隔热层和仪表的安装、拆卸和维护。

反应堆监测仪表，诸如堆外探测器，可以安置在主屏蔽的侧壁相接处所形成的一个或多个拐角内。将探测器定位在拐角内，使它们可定位直接地邻近反应堆容器，而没有隔热层安置在探测器和反应堆容器之间。

为了将反应堆容器支承在主屏蔽的开孔内，设置了反应堆容器支承结构。至少4个容器支承结构通常是绕反应堆容器的周边相等地配置。反应堆容器在每个容器支承结构的中央部分接触容器支承结构，一个支承结构的中央部分通常对准主屏蔽的一个侧壁的中央部分，在此处主屏蔽最靠近反应堆容器。将反应堆容器支承结构这样定位使得反应堆容器在侧壁的中央部分附近的一些位置接触支承结构，这就能使反应堆容器和主屏蔽之间的空间大小增加，而不增加为了支承反应堆必须跨接的距离或间隙。

本发明的一个目的是提供这样一种核反应堆，在反应堆容器和主屏蔽之间具有增大的空间，它不要求反应堆容器支承结构所跨接的距离增大来适应这样一个增大的空间。

本发明的进一步的目的是提供这样一种核反应堆，其安置在反应堆容器和主屏蔽之间的空间内的反应堆容器隔热层和仪表是更容易接近的，便于它们的安装、拆卸和维护。

本发明的另一个目的是提供这样一种核反应堆，其堆外探测器和其他反应堆监测仪表可以定位直接地邻近反应堆容器的外部，而没有隔热层安置在两者之间。

本发明的再一个目的是提供这样一种核反应堆，其反应堆容器保温层的一块或多块板件是可容易拆卸的，便于维护和/或更换。

本发明的这些和其他一些目的，参照这里的附图，从本发明的最佳实施例的下面描述中，特更加充分地理解。

图1是通过核反应堆下部的一个纵剖视图，示出本发明的一个实施例。

图2是沿图1的线2-2所取的横剖视图。

图3是核反应堆的底视图。

图4是本发明的反应堆容器隔热层的一个实施例的一部分的纵剖视图。

图5是本发明的反应堆容器隔热层的一部分的顶视图。

参照图1和2，那里示出了本发明所用的一个核反应堆2。反应堆2包括反应堆容器4，而堆芯5是放置在该容器的内部。反应堆容器4有一个通常是圆筒形的部分6和一个通常是半球形的下封头8。反应堆容器4是安置在主屏蔽10内。

主屏蔽10最好是一个混凝土结构，它至少包围反应堆容器4的下部。主屏蔽10内有一个开孔12，反应堆容器4是定位在开孔12内。反应堆容器支承结构14将容器4固定在12内。

开孔12是由许多通常是平的内侧壁16所确定，内壁一般构成一个多面体。在一个推荐的实施例中，设置了8块侧壁16，因此开孔12在横截面上是八边形的。然而，应领会到任何合适的多边形横截面形状都可以使用。

在一个最佳实施例中，许多块钢板18可以复盖侧壁16的外表面。这些钢板可以用作为浇溉主屏蔽10的混凝土部分的模板。在混凝土干燥之后，钢板18不必从暴露壁上拆掉。钢板18可以用任何合适的措施以本领域的普通技术人员所熟知的方式固定到侧壁16上。应领会到采用通常是平的侧壁16比现有的圆筒形设计将简化主屏蔽的建造，因为在混凝土结构或钢板18上没有任何需要成形的曲面部分。

圆筒形反应堆容器4和多面体形开孔12之间的可变化尺寸的间隙20，导致容器4和侧壁16之间的空间大小的增加。增大的空间使得容器4和侧壁16之间的区域的通路得到改善，便于维护，检查和其他的目的。对于现有的一些设计，增大圆筒形容器和主屏蔽开孔的圆筒形侧壁之间的空间大小，要求容器和侧壁之间的间隙尺寸的增加，后者又导致容器支承结构14所跨接的距离增加，以便支承反应堆容器在主屏蔽内。如下面所讨论的，多面体形开孔12的采用使得反应堆容器4和主屏蔽10的侧壁16之间的空间比利用现有一些圆筒形设计能够实现的空间实在地增大了，而不要求容器支承结构14所跨接的距离增加。应当注意到，由于反应堆容器4和主屏蔽10之间的空间的增大，可希望在主屏蔽10的顶部安装附加的屏蔽，至少部分地复盖间隙20，以进一步保护周围区域免受辐射。

最好是，4个或更多的容器支承结构14是绕容器4的周边大体上相等地配置。每个容器支承结构14最好是和一个侧壁16的上部连通并至少部分地由其支承。每个容器支承结构14的端头最好延伸到主屏蔽10内，并因此固定就位。反应堆容器4接触每一个容器支承结构14的中央部分21，并且至少由其支承。在一个推荐的实施例中，反应堆容器支承结构14在冷管段23进入容器处的一些位置上或在这些位置附近啮合容器4。

在一个最佳实施例中，每个容器支承结构14是这样安置的，每个容器支承结构14的中央部分21对准主屏蔽10的一个平侧壁16的中央部分22。中央部分22是最靠近反应堆容器4的每个侧壁16的那部分。在一个最佳实施例中，反应堆容器4和每个侧壁16之间的距离在中央部分22处大体上等于现有设计的主屏蔽的圆筒形侧壁和反应堆容器之间的典型距离。至少每个容器支承结构14的中央部分21的一部分可以定位在与其相连的侧壁6的中央部分22的顶部上，并由其支承。相应地，在本发明中反应堆支承结构14所跨接的距离将大体上等于或小于现有圆筒形设计中容器支承结构所跨接的距离。也应领会到，由于主屏蔽10内的开孔12的多面体形状，本发明中容器4和侧壁16之间的空间的总量大于具有同样的容器支承结构跨距的现有圆筒形设计中可能提供的空间量。

参照图1至4，如上文所讨论的，希望在反应堆容器4和主屏蔽10之间设置隔热层30。在一个最佳实施例中，所采用的隔热层类型是不锈钢反射隔热层。这种类型的隔热层包括许多彼此迭接的不锈钢薄板，以构成所希望的厚度。隔热层的厚度最好是约2至6英寸。

每块薄板上有一个反射表面。这些薄板是由气隙分隔开。隔热层是这样定位的，不锈钢薄板的反射表面被定向，可将反应堆容器4辐射的热量反射回容器4。当这种类型的隔热层用于最佳实施例中时，应理解到任何合适的隔热层都可以随同本发明使用。

在一个最佳实施例中，隔热层30包括许多通常是平的隔热板件32，34，36。侧隔热板件32一般最好是长方形形状，并且是在间隙20内绕反应堆容器4的一部分的周边安置的。侧隔热板件32的长侧面38是和邻接板件32的相邻长侧面38相连通，以构成一个隔热多面体40，它最好具有大体上类似于但小于主屏蔽10内开孔12的横截面形状的一种横截面形状。在一个最佳实施例中，设置了8个侧隔热板件32，由此所构成的多面体40的横截面形状是八边形的。

中央隔热板件34是安置在容器4的半球形封头8的中央部分的下面和在侧隔热板件32的下边缘44的下面。中央隔热板件34的形状最好是大体上类似于多面体40在侧隔热板件32处的横截面形状，但是大大地小于保温多面体的横截面。在一个最佳实施例中，中央隔热板件34的面积约为隔热多面体40在侧隔热板件32处的横截面面积的0％至100％。中央隔热板件34是这样定向的，它的每个通常是直线的边棱一般地安置平行于一个侧隔热板件32的横向轴线。应领会到如果中央隔热板件34的横截面面积等于隔热多面体40的横截面面积的100％，那么中央隔热板件34的边棱42将邻接侧隔热板件32有下边棱44，并且没有设置任何的连接板件36。

许多通常是平的连接隔热板件36连接中央隔热板件34的每个边棱42和侧隔热板件32的下边棱44。连接隔热板件36一般最好是梯形形状的，以每块连接隔热板件36的短边46邻接和连接到中央隔热板件34的边棱42，并以每块连接隔热板件36的长边48邻接和连接到侧隔热板件32的下边棱44。每块连接隔热板件36的非平行边50邻接和连接到一块相邻的连接板件的相邻非平行边50。隔热板件32，34，36最好连接在一起以构成一个包围反应堆容器4下部的基本上连续的封罩。

应领会到为了复盖隔热多面体40内的容器4，中央隔热板件34不总是必要的，如果不设置任何的中央隔热板件34，连接隔热板件36将通常是三角形形状，这些三角形的顶点相遇在反应堆容器4的半球形封头8的中央部分的下面，并且每个三角形的底邻接一个侧隔热板件32的下边棱44。

应领会到隔热层30，特别是侧隔热板件32，将占据间隙20的一部分。然后在每个侧壁16和每个侧隔热板件32之间将保留一个空间或间隙52。在一个最佳实施例中，间隙52约为1至3英寸宽。不被隔热层30占据的间隙20的剩余部分将处在侧隔热板件32和反应堆容器4之间。间隙20、52提供一些区域，以供冷却空气绕隔热层30循环。

在一个最佳实施例中，主屏蔽10内开孔12的拐角54和多面体40的拐角55形成一些钝角。在开孔12每个拐角54处，间隙20是有足够尺寸的，其中可容纳反应堆监测仪表，诸如堆外探测器56。堆外探测器56用于监测来自反应堆容器4的中子发射。应领会到利用本发明，堆外探测器56可以这样定位，使得在探测器56和反应堆容器4之间不安置任何隔热层。这导致堆外探测器的性能改善，高于现有设计中能够达到的性能。但是，在把或不把隔热层30安置在探测器和反应堆容器之间的情况下，堆外探测器56可以安置在任何所希望的位置上。

每个堆外探测器56最好安置在拐角54处的装在侧壁16上的一个圆筒内。堆外探测器56可以装在开孔12的任何或全部拐角54中。在一个最佳实施例中，设置了8个探测器56，每个拐角54中一。

有照图4和5，隔热板件32，34，36可以固定到容器4、侧壁6、装堆外探测器54的圆筒、或它们的任何组合中。例如，细长的通常是U形的导轨可以安装在装堆外探测器54的圆筒外壁上。导轨58接纳侧隔热板件32的边缘，因此每个板件可以垂直地滑进和滑出其工作位置。导轨58使得板件的拆卸容易，便于维护，同时也简化板件的安装。另外，应领会到利用任何合适的措施，隔热板件32、34、36可以永久地或可拆卸地装到容器4、侧壁16和堆外探测器54中的至少一种上。

中央隔热板件34和连接隔热板件36可用本领域的普通技术的人员所熟知的方式可拆卸地或永久地固定到侧隔热板件32、反应堆容器4、侧壁16、堆外探测器54和导轨58中的任何一种上。

为了进一步有助于隔热层30的安装和拆卸，每个侧板件可以由许多垂直迭接的分板件60组成，如图4最佳地示出那样。每个分板件60可以这是这样大小的，以致它可以容易装卸。

应领会到利用改变各种组件的尺寸，本发明可以用于任何所希望尺寸的反应堆容器和主屏蔽。例如，为了容纳较大直径的反应堆容器，侧壁16的宽度连同侧板件的相应宽度、侧隔热板件34和连接隔热板件36的尺寸均可以增加。

另外，应领会到本发明提供一种核反应堆，其中反应堆容器和主屏蔽之间的空间是增大的，以提供改善的可接近性，便于安置在其内的隔热层和反应堆监测仪表的安装、拆卸和维护，它还不要求反应堆容器支承结构跨接附加的距离来适应增大的空间。

Claims (6)

1.一种核反应堆，有一个主屏蔽和一个通常昌圆筒形的反应堆容器，该容器有一个通常是半球形的下封头，上述反应堆容器安置在上述主屏蔽中的开孔内，上述开孔是由一个内表面所确定，上述反应堆容器是由许多按角度配置的连接到上述主屏蔽的反应堆容器支承结构支承在上述主屏蔽的上述开孔内，上述反应堆容器坐落在支承结构上，反应堆容器隔热层安置在上述反应堆容器和上述主屏蔽之间，并包围上述反应堆容器的下部，其特征在于：

上述主屏蔽的上述开孔的上述内表面包括许多通常是平的侧壁，它们构成一个多面体形的开孔，上述反应堆容器是安置在开孔内，和

上述隔热层包括许多通常是平的板件，它们构成一个隔热多面体，它至少包围上述反应堆的上述下部，且

上述隔热多面体具有一个基本上相应于上述主屏蔽的上述开孔的多面体形状的那种形状。

2.按照权利要求1的核反应堆，其特征在于：

上述主屏蔽的上述多面体形开孔在上述通常是平的侧壁之间有许多拐角，和

堆外探测器是安装在上述拐角中的至少一些拐角内，因此上述隔热层不安置在上述堆外探测器和上述反应堆容器之间。

3.按照权利要求2的核反应堆，其特征在于：

每个上述侧壁有一个接近上术述反应堆容在的中央部分，

上述反应堆容器支承结构是和上述侧壁中的至少一些连通的，和

每个上述反应堆容器支承结构有一个中央部分，它对准一个上述侧壁的上述中央部分，并且至少部分地由其支承，上述反应堆容顺接触每个上述反应堆容器支承结构的上述中央部分并至少由其支承。

4.按照权利要求3的核反应堆，其特征在于：

上述通常是平的板件包括许多通常是长方形的侧板件，它们通常在纵向上按照上述反应堆容器的上述正圆筒形部分定方位，并且包围它，上述侧板件通常配置为平行于上述主屏蔽的上述侧壁，一个通常是平的中央板件安置在上述反应堆容器的上述半球形封头的下面，并且通常定向垂直于上述侧板件，上述中央板件具有许多通常是直线的边棱，通常定向平行于上述侧壁，而许多通常是平的梯形的连接板件将上述侧板件的下部边棱和上述中央板件的上述边棱连接起来，构成上述隔热多面体。

5.按照权利要求4的核反应堆，其特征在于：

至少一些通常是平的板件安装在上述反应堆容器、上述侧壁和上述堆外探测器中的至少一种上。

6.按照权利要求5的核反应堆，其特征在于：

上述主屏蔽的上述开孔包括8个上述侧壁，它们形成一个多面体形的开孔，它具有正八边形的横截面形状，和

上述隔热多面体包括8个上述板件，它们构成一个多面体，它具有正八边形的横截面形状。

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