CN1095180A - 密封和盖住反应堆壁尤其是反应堆容器头部的封闭罩 - Google Patents

Abstract

封闭罩(10)有一设计成使容器头部(2)外表面 (2a)的绝热壁(13，14)，在渗漏的情况下，绝热壁(13， 14)对来自反应堆容器的流体是密封的，并在容器头 部外表面(2a)和管接头(6)处有防渗漏连结装置，用 来限定腔室(30)的界限以用于渗漏气体的保留和回 收。

Description

本发明与密封和盖住内含高温压力流体的容器面和导管面的封闭罩有关，尤其与密封和盖住压水式核反应堆容器头部凸起的上表面的防渗漏封闭罩有关。

压水式核反应堆通常有一内含浸在压力水中用来冷却反应堆的堆芯的容器。

圆柱形的反应堆容器有一加在其上部的球帽状容器头部，这样头部呈向外凸出的上表面，容器头部在不同高度钻有若干孔并用焊接方法在垂直位置紧固一管状穿透件，而构成一管接头以保证用于调整堆芯反应控制束伸出端的通路或者把测量装置诸如热电偶棒送入反应堆芯内部的通路。

各个管状穿状穿透件与一穿过容器头部的孔相啮合并通过环状焊而焊在容器头部凹下的下表面上。用来接纳一用于调整堆芯反应的控制束伸出部的管接头，这些管接头有一从容器头部向上突起的上部，一控制机构紧固在容器头部用来移动牢固地连接在称为控制棒的控制束上的伸出部。

在运行过程中，对核反应堆进行的检查已表明一些穿过容器头部的管接头有裂纹。在容器头部运行一定时间以后，特别是在管接头的焊接区，在容器头部凹形下表面邻近处发现裂纹。这些裂纹易扩展一直会扩展到穿过管接头的管壁，在此情况下，由高压力水构成的一次流体，通过裂纹和包括管接头与头部通孔之间的空隙向容器头部外发生少量但会引起麻烦的渗漏。压力水构成温度极高且自身减压蒸发的渗漏液体，结果在容器头部产生蒸气泄漏。该蒸汽带走一些放射性的裂变产品，这种裂变产品在核反应堆容器上方的大气中可被再次发现。

为了在核反应堆停机后有效进行修理，为了防止气体放射性物质漏入密封核反应堆的封闭罩内必须尽快检测穿过容器头部的管接头有否存在直接导致一次流体渗漏的裂纹。

为了防止高温的反应堆容器头部和安置在管接头上部的控制机构之间的主要热传递以及为了防止控制机构温度太高，在容器头部的上方安放了由绝热材料制成称为壳体的封罩，它罩住容器的头部且位于包围管接头的圆柱形套筒的里面。结果，该壳体能在管接头之间啮合且壳体由可拆卸的模件构成，这些模件经组装形成一个在上部带有圆的水平平面的圆柱形封罩，所构成的壳体钻有大尺寸的孔，这样，在容器头部位置上就不能保证在管接头周围的防漏性，因此该壳体就不会产生可用来保持或可能检测容器头部上方泄漏气体的任何密封。

当上述壳体由插在管接头之间的诸如壁板的构件构成并相互装配在一起时，由于这些板并不能以防渗漏方式相互连接，故就安全和监视渗漏而言，此种壳体没有任何改进。

更具体地说，当一接受高温高压流体的容器和管路被封闭罩或由绝热材料制成的封罩所包围时，在渗漏的情况下，该封闭罩或封罩并未用来密封和保持从容器和导管中逸出的气体，该封闭罩或封罩既不能用来检测容器外表面附近的渗漏又不能检测绝热区管路附近的渗漏。

因此，本发明的目的就是提出一种可用于密封和盖住内含高温流体的容器或导管的外表面的封闭罩，该封闭罩有一可对容器或管路的外面绝热的绝热壁并在渗漏情况下用来保证从容器或管路逸出的气体被保持住并保证检测出由绝热的绝热壁并在渗漏情况下用来保证从容器或管路逸出的气体被保持住并保证检测出由绝热壁盖住的外表面附近的漏气。

为此目的，在泄漏时，绝热壁阻止容器或导管中的流体泄漏出来，它包括与外表面相连阻止流体漏出的装置，它与外表面限定出一个腔用来封闭住并回收流体。

最好，封闭罩由诸如装配时在其间放入防漏密封的一些壁板这样的模件所构成。

有利的方式是封闭罩可有一与检测装置相连的位于回收腔内的漏气取样装置。

为了清楚了解本发明，下文将以一不受限制的实例，结合附图详细叙述用来密封和盖住压水式核反应堆容器头部的凸起的外表面的封闭罩。

图1为由本发明的封闭罩盖住容器头部的压水式核反应堆的整个立面剖视图。

图2是图1所示的容器头部及其密封封闭罩已放大比例的立面剖视图。

图3是图2中标号3的放大比例的局部细节剖视图;

图4是图2中标号4的放大比例局部细节透视图，表示一连结封闭罩两壁的装置;

图5是安置在穿过容器头部的管接头周围的封闭罩横向壁的透视图;

图6是以绝热壁板模件形式构成的封闭罩的剖视图;

图7是图6中箭头所指方向的平面图;

图8是图6所示封闭罩壁板又一实施例的透视图;

图9是图6和图7所示封闭罩壁板的透视图;

图1表示核反应堆的容器1，该容器是由其下部被圆顶底部1a封住的大厚度管状壳体构成，容器上部有一设计成接纳半球形容器头部2的法兰1b，当反应堆运行时，该容器头部2以密封方式紧固在容器1上。

该容器1有一组管口1c，该管口1c用来连结容器的内腔和反应堆的一次流体管路，这样通过此管口1c为中介，冷却反应堆的高压水就流进和流出容器。

压力水与安置在容器1内由燃料组元所构成的堆芯相接触。

上内套4安置在反应堆芯3的上方用来保证控制束或控制棒5的导向，这控制棒可根据反应堆所需功率插入堆芯的燃料组元中来调节反应的速度。

控制束5紧固在穿过容器头部2且在中空管接头6内伸出端的端头。控制机构7固定在管接头6的上部，该控制机构7与伸出端相互配合为的是保证控制束5在垂直方向的位移。

而穿过容器头部2的一组管接头6安置在一由金属板组成的套筒8里面（称为容器头部套筒）。

一绝热封壳或壳体10安置在容器头部2凸出外表面的上方，位于管接头6的通路区和在套筒8里侧。

为了更详细说明，参看图2，容器头部2，通路管接头6和盖住的封罩10。

管接头6做成管形且各自与沿轴向穿过容器1头部2的孔内侧相啮合，各个管接头6分布在容器头部凹形内表面附近用焊缝12加以固定。

各管接头6有一用来安装相应控制机构（图2未示出）的加宽的上部6a。

一组管接头6在大致位于圆形中心区处穿过容器的头部，一金属板制的套筒8支靠在头部2的凸起上表面上并围绕着该圆形中心区。

本发明设置于套筒8内的封闭罩10与套筒8成同轴线，封闭罩10包含有一个圆柱形横向壁13和一个圆形上平板14。如随后将叙述的上平板14一般以模件方式拼装组成，划分成一个孔网，在各个孔内啮合一管接头6。

在图3能看出，圆柱形管状横向壁13以一啮合在空间内的环形密封15为中介支靠在容器头部2的凸出上表面2a上，该空间分别由限定绝热壁13的外套管16a和里套管16b的下部限定出。

该绝热横向壁13是由二个用不锈钢板制成的同心套管16a和16b所构成，在上述二个相互并列的套管16a和16b之间插入不锈钢波纹板，为的是在内壁16a和外壁16b之间构成一蜂窝夹层组件以保持良好的绝热。

在图4中能看出，圆形封闭罩上壁14是由相互平行的不锈钢板17a和17b构成，在此二个不锈钢板之间插入薄不锈钢波纹板，设计成一隔热的蜂窝夹层结构。

壁面13和14光亮如镜用来反射辐射。

在图4中可看出，通过一套分布在横向壁13和上壁14周边上的固紧装置，平的上壁14就紧固在环形壁13的上缘上。图4示出了这些固紧装置18之一，该固紧装置18有一在横向壁13的外套管16a上的带钩配件20，一张紧件21，它包括有一端头带螺纹的杆，一张紧板22和拧在张紧件21带螺纹杆端并压住张紧板22的螺帽23。

一平的环形密封25插在横向壁13的上面和平壁14下面的周边部分之间。

固紧装置18同时保证横向壁13和上平壁14的装配并夹紧密封件25。

搭板26安置在壁13和14的接合区内，且在接合区外部。

在图2能看出，环形密封27安置在各个管接头穿过壁14部分的周围，密封件27保证管接头穿过壁14的通路的密封。

如图2所示，当绝热封闭罩10支靠在容器头部2的凸出上表面2a时，在封闭罩10的重量作用下，密封15被压紧在横向壁13的下部和容器头部之间。

保证横向壁13和上平壁14防漏的密封25，由固紧装置18所夹紧，而穿过平壁14的管接头6的防漏通路是由夹紧在管接头6外面上的环形密封27来保证的。

由于以上原因，封闭罩10以容器头部2的上表面2a为界，而在套筒8的里面，限定出腔30，且与外界环境隔绝，万一其中一管接头有一裂缝，例如在焊接区12的面上，充满核反应堆容器的高压力水就容易渗入到裂缝和容器头部管接头的通路孔内，并蒸发渗漏到容器头部2的上面2a的上方，此时，封闭罩10保证了阻挡住由有裂纹的管接头处漏出的气体。

一管子31在其一管端以密封方式穿过上平板壁14而在其另一管端连到一检测装置（未示出）以用来从腔室30空气中取样并保证检测出从腔室10取样的空气中是否含有放射性气体。

万一在取样中发现了在反应堆容器内形成放射性气体诸如氙时，可推断出管接头6其中之一的端面上存在渗漏。

还有，紧固在管接头6上的控制机构由套筒8内的空气循环来冷却。

在管接头端面渗漏的情况下，封闭罩10利用冷却空气来防止穿过容器头部2的放射性气体逸走。

因此封闭罩10以非常有效的方式用来密封容器头部2上方可能泄漏出的气体并且检测到这类来自反应堆容器内的泄漏气体。

图5表示封闭罩10环形横向壁13的优先实施例，环形壁13是由圆柱段诸如13a，13b，13c，相互沿着以母线为界的区域连成一体，而放在其内的密封环33设置在沿母线的方向。

图6和图7表示一圆柱形封闭罩上板46的优选实施例，它有一圆柱形周边壁41。

上板壁46是由以矩形长条形式的绝热材料板35和呈圆扇形绝缘材料板36构成，这些矩形长条板沿着长边相互并列和叠加，扇形板36加到平板35的各端或者加到指向壁46外侧的二平板35的纵向边缘。

各绝热板35，36以图4所示且上文所述上平板壁14相同的方式构成。

相互叠加板的横向面用一不锈钢平板盖住，为的是保证板的边缘很好压住插在相互叠加的各板边缘之间的密封37。

在图6中能看出，一些板38的边缘完全是平的而另一些相互叠加的板39边缘呈相应的阶梯状。

图9表示通过平边缘38a和38b为中介，二个相邻的板35a和35b相互叠在一起，而在平边缘38a和38b之间插有一个或多个由平细长片构成的密封件37。

板35a和35b还有阶梯状外缘39保证板35a和35b与二个其它最邻近的板相结合。

密封件37插在阶梯形接头39a和39b的各个平面部分上。

在图6和图7中看出，板35的平结合面38限定了安放管接头6的空间40，以使管接头6沿板35的纵向成行排列。

对整个壁46，板35提供了用于容纳77个穿过压水式反应堆容器头部管接头的77个通路孔。

在管接头装配时，为了组成壁46，通过圆形通道40所构成的孔为中介，板35就与安置成排的管接头6相啮合。密封件安放在板的边缘和管接头之间为的是保证板和管接头之间密封接合，密封件37也安放在管接头通道40之间和板的边缘平面部分之间。

一些壁板以其端头支靠管形横向壁41的上缘，该管形横向壁与图5所示的横向壁13相似的方法构成且与装在容器头部2上的套筒的内侧啮合。

其它板在其端头，通过连结装置43与以圆形段形式的端板36相连。

含有阶梯面板的边缘并没有任何管接头的通路孔且与图9所示相邻板的相应边缘进行啮合。

带翼型的搭板44紧固在壁46的上表面上并位于板缘之间的成直线状密封件的各面上。

抗隆起梁45在其端部邻近用螺栓紧固在周边管接头诸如6a，6b，6c，6d，6e和6f上，如图7所示。

抗隆起梁45同样能把其端头紧固到包围各管接头且位于容器头部上方的套筒8上。

图8表示根据本发明另一实施例的板50，其中板具有相当于相邻二排管接头之间距离的宽度。

在该实施例中，板50有平面构成的两个边缘51a和51b，在平面内的位于板50二侧的各管接头6排的平面处设有半圆柱形孔55。

板50是以图6，7和图9所示的板35相同的方式和以图4所示的壁14相同方式构成。板50是由二个平行的不锈钢板组成的绝热板，而在二个平行不锈钢板之间插入不锈钢的波纹状薄片从而构成了绝热的蜂窝夹层结构。

通过用螺丝拧在板50上的面51a和51b上的连结板56为中介，防漏密封件57紧固在管接头通路的半圆柱形孔之间的各个平板边缘51a和51b上。

平板结构形式的密封年57包括一圆形加宽上缘所构成的密封层。

邻近板50的各板能沿着边缘51a和51b叠加上来，这些板也有平板边缘，其中在相当于管接头6位置的地方设置成半圆柱形孔，在将邻近板组装到板50上时，管接头就有作用力压向密封件57的密封唇。

配匹的相邻板各自的半圆柱形孔就构成了容纳管接头6的空室55。一“O”形密封圈54插入各个空间55内而一凸缘53用螺纹在相邻位置拧入二个板内来保持O形密封圈就位。

“O”形圈54保证穿过通孔55的管接头6的防漏通道。

为了便于板的装配，在板50的端头可有用于搬运的手柄52。在二排直线排列的相邻管接头6之间装配的各个板50，它们的长度恰好能使其端边抵靠在围绕一组管接头的圆柱形侧壁并构成了密封罩的上壁。

板由自支撑形式构成且以其端边抵靠在横向壁上，最长的壁板长大约有3.5米长。

用图4所示的螺纹型的连接装置把板50紧固到圆柱形的横向壁上且板50用来挤压位于板50和横向壁之间的密封件。

安放在横向壁下部和容器头部2之间的密封件，诸如图3所示的密封件15以及横向壁和封闭罩上壁之间的密封件也像构成横向壁之间的密封件，管接头周壁之间密封件和上平板之间密封件一样（这些密封件在上文实施例中已有叙述），上述密封件在材料的冶金和化学方面与构成容器和周围结构的材料互相适配。此外，这些密封件必须能经受住高达350℃的温度。

这类密封件可由下列材料之一制成：

编织的玻璃纤维;

编织的陶瓷纤维;

内装有松散玻璃纤维的玻璃纤维织品封袋;

内装有松散陶瓷纤维的陶瓷纤维织品封袋;

用18.9或18.10奥氏体不锈钢制成的金属带渗和不锈钢簧片的玻璃纤维织带;

可挠曲的奥氏体不锈钢条;

硅密封件（此处密封件最大的工作温度不超过270℃）。

由机械连结件保证板之间的连接对密封件提供一弹性压缩或保持这些密封件在位。

为了吸收热绝缘板的热胀，容器头部的热膨胀以及由于热胀引起的管接头相对于板的移动，有必要能保证板的相对移动。

在维修的操作时，为了进入到容器头部和管接头处，构成封闭罩上壁的板很容易卸下。由于壁板的设计和其连接装置的设计，替换下壁板且安置到位以及它们的初始装配很方便。

一管路网可安置在封闭罩上壁的内表面上，该管路网连到图2所示诸如管31的取样管上并有一个开在封闭罩10和容器头之间且分布在封闭罩的上内表面上的腔室30内的取样孔组件。采用在容器头部上方的许多点上统一取样，这样就能既迅速又正确地检测到在管接头处的气体渗漏。

取样管路网或另外相似于取样管路网的第二管路网可用来执行把气体射入腔室30内的功能，例如带有一种放射性元素诸如氮13，用来起到监视和校正检测设备的作用。

因此，本发明的密封和盖住罩用来限定一在容器头部上方的密封腔，能收集和保持住来自反应堆容器内的渗漏气体。

所以用简单和便宜方法，反应堆的操作安全就得到改进。

此外，容器头部的凸出上表面的绝热效果取得改进，用来冷却和冲刷管接头机构的空气不容易与容器头部上表面相接触。

本发明并不局限于上述的实施例。

所以也能设想其它形状的板或模件来构成密封和盖住核反应堆容器头部的封闭罩。

同样能设想采用区别于构成上述绝热板的不同材料。

本发明并不局限于安置在压水式核反应堆容器头部封闭罩的结构，在通过容器壁或管路壁发生渗漏情况下，也可应用于密封至少部分包含有能产生透漏气体的流体的容器或管路外表面的封闭罩结构中。

Claims (11)

1、密封和盖住含一高温流体的容器和管路外表面的封闭罩，包含有一设计成的容器表面(2a)和管路表面隔热的绝热壁(13，14，41，46)，其特征在于绝热壁(13，14，41，46)在渗漏情况下，对逸自容器或管路(1，2)的流体是密封的且包含有与容器或管路(1，2)的外表面的连结装置以对流体密封，为的是与此容器头部外表面(2a)限定一个用来密封和回收流体的腔室(30)。

2、根据权利要求1所述的封闭罩，其特征在于封闭罩的绝热板（41，46）是由相互装配在一起且带有插在中间密封件（37，37′57）的模板件（35，35a，35b，50）所构成。

3、根据权利要求1和2中任一项所述的封闭罩，其特征在于它包含有一个在密封和回收流体的腔室（30）内的气体取样装置（31）。

4、用来密封和盖住压水式核反应堆圆顶容器头部的凸出上表面（2a），而管接头（6）穿过圆顶，包含有一个突出在容器头部（2）上表面（2a）上方的部件，在该部件端紧固一移动控制杆的机构，该封闭罩有一位于容器头部（2）上表面（2a）的圆柱形横向壁（13）且围住一组穿过容器头部（2）的管接头（6）和一个装在横向壁（13）上部且在控制机构（7）下方封死的上壁（14）而管接头6则穿过上壁（14），其特征在于以相互连结的绝热形式且通过密封件（15，25）为中介停靠在容器头部的横向壁（13）和上壁（14）所构成，而密封件（27）也保证穿过上壁（14）接管头（6）通路的密封。

5、根据权利要求4所述的封闭罩，其特征在于上壁（14，46），上壁（14，46）由沿着板缘且密封件（37，37′，57）插在其中的平板（35，36，50）装配在一起所组成，至少部分板缘限定了用于管接头（6）通路的孔（55）。

6、根据权利要求5所述的封闭罩，其特征在于各壁板（35，35a，35b）有一平的第一横向连结面（38，38a，38b）和一阶梯形的第二横向连结面（39，39a，39b），管接头（6）的穿孔开在壁板（35，35a，35b）的平连结面（38，38a，38b）上。

7、根据权利要求5所述的封闭罩，其特征在于各壁板（50）有二个平的相对横向连结面（51a，51b），而管接头（6）的穿孔就开在上述横向连结面（51a，51b）上。

8、根据权利要求4至7中任一项所述的封闭罩，其特征在于，它还有一个分布在平上壁（14，46）的下表面若干点的流体取样网。

9、根据权利要求4至8中任一项所述的封闭罩，其特征在于，它还有至少二个梁（45）用来保持壁板（35，35a，35b）安装到管接头（6）上或安装到围住管接头的固定的套筒（8）上。

10、根据权利要求4至9中任一项所述的封闭罩，其特征在于，密封件（15，25，33，37，37′，57）可由下列材料之一所制成：

编织的玻璃纤维;

编织的陶瓷纤维;

内装有松散玻璃纤维的玻璃纤维织品封袋;

内装有松散陶瓷纤维的陶瓷纤维织品封袋;

奥氏体不锈钢制成的金属带;

渗和不锈钢簧片的玻璃纤维织带;

可挠曲的奥氏体不锈钢条;

硅密封件。

11、根据权利要求4到10任一项所述的封闭罩，其特征在于绝热壁（13，14，41，46）有不锈钢薄板的外层，在不锈钢薄板之间安放有不锈钢薄片制成的蜂窝堆。

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