CN1129917C - 一种沸水反应堆的可拆卸圆筒和泵盖板 - Google Patents

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Abstract

在核反应堆压力包壳内含一封装有堆芯组件的堆芯圆筒，该堆芯圆筒与径向朝内的压力包壳侧壁之间留存一定空间，位于堆芯圆筒和压力包壳侧壁之间环形径向空间中有一环形泵盖板，改进在于其中圆筒可拆卸地固定到由压力包壳底部向上延伸的支柱上；此外在于，其中环形泵盖板是由许多可拆卸环形段构成。

Description

一种沸水反应堆的可拆卸圆筒和泵盖板
技术领域
本发明涉及沸水核反应堆，特别是涉及一种新型的堆芯圆筒和泵盖板设计，该设计考虑了当反应堆构件损坏或需要修理或替换时，可以很容易地拆卸和/或替换这些反应堆构件。
背景技术
典型的沸水核反应堆包括反应堆组件，其由反应堆压力包壳，它的内部构件和喷射泵组成，该内部构件包括堆芯，堆芯圆筒，顶部导向组件，堆芯板组件，汽水分离器以及干燥器组件。同时包括在反应堆组件内的是控制棒，控制棒驱动屏蔽套以及控制棒驱动机构。
反应堆压力包壳一般是带有单一整直径可拆卸顶盖的圆柱形压力包壳(RPV)。位于RPV之内的圆筒是一个圆柱形不锈钢结构，且其围绕着堆芯提供一个隔板以便分开在RPV壁和堆芯圆筒之间环形空间中向下的流体流动和通过堆芯向上的流体流动。常规堆芯圆筒焊到RPV的底部并且支承顶部导向组件、堆芯板以及与附着的汽水分离器一起的圆筒顶部的重量。
在相对初期的沸水反应堆(BWR)运行中，最近发现通过沿圆桶的厚度方向未预料到的环形龟裂的扩展，促使对于将来的沸水反应堆(BWR)堆芯圆桶的重新设计。
观测到的龟裂主要的原因是靠近圆筒和圆筒支承的许多水平焊缝附近，在热效应区域中金属颗粒间超应力引起腐蚀引起的。在沸水反应堆(BWR)圆筒中间带区域也观测到某些龟裂，这些龟裂据认为是由于金属超应力腐蚀有关的辐照所引起的。
类似常规的沸水反应堆(BWR)圆筒，现代先进沸水反应堆(ABWR)的圆筒也是永久性地焊接到包壳的底部，不打算拆卸或替换。在ABWR中的圆筒有许多水平焊缝类似于目前运行的设备中的BWR圆筒的焊缝，所以也存在着同样的金属超应力腐蚀龟裂问题。
常规的泵盖板部分是永久性地焊在圆筒和反应堆压力包壳之间的地方，并且也不打算拆卸或替换。与圆筒焊接一样、泵盖板的焊缝，也是易受金属超应力腐蚀龟裂影响的。
发明内容
本发明涉及一种新的改进圆筒和泵盖板设计，其考虑到要使两种构件都相对容易地拆卸。按照本发明，圆筒和泵盖板都螺栓连接到由RPV底部向上延伸的圆筒支柱的上部。尤其是圆筒在其底端有一个径向向内延伸的法兰，以使螺栓连接到圆筒支柱上圆柱部分。该螺栓将垂直负载限定在圆筒上，同时通过在圆筒和泵盖板上许多楔形支承块之间所放置的楔形块来限定水平负载。因此，泵盖板的内径部分垂直地夹在圆筒法兰和圆筒支柱圆柱部分的上边缘之间。同时，泵盖板的外径部分固定在反应堆压力包壳内壁上的径向朝内的凹槽中。泵盖板由十个分离的环形段构成，在每一个环形段的中央有一个开孔，适宜经过该开孔，垂直延伸反应堆内泵扩散器(diffuser)。
本发明提供一种封闭在装有堆芯组件的核反应堆的压力包壳内的堆芯圆筒，所述堆芯圆筒带有一环形泵盖板、并与径向朝内的压力壳侧壁之间留有一空间，所述环形泵盖板位于所述堆芯圆筒和所述压力壳侧壁之间，其中，所述环形泵盖板以多个可拆卸的环形段的形式构成；并且所述堆芯圆筒可拆卸地连接到从所述压力壳底部向上延伸的环形支柱上。
本发明的进一步特征中，有一个键锁泵盖板段锁定泵盖板的其余九个盖板段就位。键锁盖板段是泵盖板的最后安装的部分，也是拆卸泵盖板的首先的部分。上述键锁盖板段在结构上非常类似于其它九个盖板段，然而，与其它九个泵盖板段简单地通过反应堆压力壳上的凹槽固定不同，它是用螺栓装入反应堆压力包壳上的支承凸缘。
如上所述，可以认为，在圆筒螺栓拆除后，圆筒可以由堆芯垂直提起。然后键锁泵盖板段可以拆除，接着其余泵盖板段拆除。因此，按照本发明的一方面，在核反应堆压力包壳中装有封闭在堆芯圆筒之内的堆芯组件，该堆芯圆筒与径向朝内的压力包壳侧壁留有一定空间，在堆芯圆筒和压力包壳侧壁之间定位有一环形泵盖板、改进在于，其中圆筒可拆卸地固定到压力包壳的环形支承上。
按照本发明的另一方面，本发明涉及装有封闭在堆芯圆筒之内的堆芯组件的核反应堆压力包壳，该堆芯圆筒与径向朝内的压力包壳侧壁留有一定空间、在堆芯圆筒和压力包壳侧壁之间定位有一环形泵盖板板，改进在于其中以许多可拆卸环形段的形式提供环形泵盖板。
按照本发明再一方面，本发明涉及装有封闭在堆芯圆筒之内的堆芯组件的核反应堆压力包壳，该堆芯圆筒与径向朝内的压力包壳侧壁留存一定空间，位于堆芯圆筒和压力包壳侧壁之间定位有一环形泵盖板，改进在于，其中圆筒可拆卸地固定到由压力包壳底部向上延伸的环形支柱上，还在于以许多可拆卸环形段形式提供环形泵盖板。
因此，可以认为本发明提供了一种能够很容易拆除，重新使用或替换的泵盖板。本发明还提供了一种楔形机构，可将堆芯圆桶的水平负载传送到泵盖板或其它支承件上。按照本发明结构果使大部分焊件位于其它可拆除件上，从而不合格焊件很容易修理和/或替换。
附图说明
本发明的其它目的和优点，由以下详细的描述中将十分明显。
图1是局部断面侧视图，图示了装有内焊接型堆芯圆筒的常规沸水反应堆；
图3是沿着图5的3-3线所取的类似于图2所示放大详图，图示了按照本发明实施例的可拆卸圆筒和泵盖板；
图4是沿图5的4-4线所取的放大截面详图；
图5是取自按照本发明可拆卸圆筒和可拆卸泵盖板段的平面的局部截面图；
图6是沿图8的6-6线所取的放大截面详图，图示了泵盖板键段锁段；
图7是沿图8的7-7线所取的放大截面详图，图示了在泵键锁段上的楔形锁；
图8也是取自类似于图5的平面的局部截面图，但是图示的是按照本发明键锁泵盖板段；以及
图9是类似于图4的局部截面详图但是图示的是圆筒和泵盖板可从反应堆压力壳上拆卸的情况。
具体实施方式
参照图1，图示了一种装有内焊接型堆芯圆筒的先进沸水反应堆10。然而，在对圆筒结构进行讨论之前，简短地描述反应堆的一般结构可能是有益的。
反应堆压力包壳(或RPV)12基本上是有单一整直径可移动顶盖14的圆柱体容器。该顶盖14螺栓连接到包壳上如16所示。该RPV12容纳堆芯圆筒18，顶部导向设备20，堆芯板设备22，汽水分离器24以及蒸汽干燥器26。在反应堆设备中还包括反应堆内泵28(在这也称为喷射泵)，控制棒30以及伴随的驱动器32。控制棒30以常规方式占据反应堆芯之内的燃料组件之间的间隔空间，当设备运行时，控制棒可以从堆芯抽出进入低于堆芯的导向管中。
一个环形泵盖板34，在圆筒18和RPV内壁之间的环形空间36内；围绕堆芯圆筒18分布。泵28通过RPV底部伸出并包括扩散器38，所述扩散器穿过泵开口或入口39及经盖板向上延伸而进入环形空间36内(如图2所示)。
除了喷射泵扩散器38，堆芯圆筒18，喷射泵28以及高压冷却剂注入入口管之外，常规的BWR型反应堆的主要内部构件都可以拆卸移走。在此，本发明专利分析堆芯圆筒18和泵盖板34，最好参见图2。如图2所示，喷射出口的扩散器(以38表示)穿过低于堆芯高度的泵盖板34，将冷却剂喷入封闭空间或环形空间36。泵盖34本身焊到容器壁12′处以及焊到圆筒18的加厚基底部分18A的上端40处。圆筒基底18A依次焊到环形支柱42上，而支柱42焊到容器底部44处。因此，在常规的BWR结构中，可以认为圆筒18和泵盖板34是作为永久性安装设备的。
现在参照图3，按照本发明图示了一种新的可拆卸的堆芯圆筒118和泵盖板134。为了方便起见，相同的相应元件用在图3和用在图1和2中具有同样的标号，只不过加一个首标“1”。按照本发明环形圆筒支柱142，在泵入口139之上向上延伸，并包括有水平流体流动开口(示出一个)152。支柱142有一个上缘或支承表面154。其适用于支承盖板134。同时，盖板134的处周边支承在RPV壁内一个径向面向内的环槽156中112′处，该盖板各面是在与支柱142上的表面154具有同样的高度。上述情况使得泵盖板134，在环形空间136中通过插在槽156和顶在支柱142上，得以水平支承。在此值得注意，环形泵盖板134是以十个部分环形段形式来形成的，每一个环形段的环的长度由图5和图8所示构成，进一步讨论如下。
将圆筒118和其加厚(但是现在轴向被缩短了)基底118A装以一个径向朝向的内环形法兰环158，该环焊接到圆筒基底的底部上，并且基底尺寸和位置正好装在表面154上。在法兰环158上开有一个通孔160，该通孔与泵盖板中的孔162和支柱142中的孔164对准，该支柱142的孔164开通进入一个径向朝内的开口凹槽166。上述安排使得螺栓168可以通过法兰158中的孔160，穿过泵盖板134中的孔162而进入凹槽166中，在此通过适当地容纳在类似形状的凹槽166中的防松螺帽170以螺纹方式将螺栓168固定。可以认为。围绕法兰环有许多这样的螺栓孔和螺栓环形地以一定间隔分开，如图5所示。这些螺栓168限定加在圆筒118上的垂直负载。每一个防松螺帽170装有耳171，在螺栓脱离螺帽之后，其一便于借助特定提升工具(未示出)远方(从上方)取出防松螺帽170。螺栓168也具有六角头172和可点焊到装备上的锁定六角头174。通过上述安排，就不需要直接在支柱142中攻出螺纹，也不需要再焊接。
现在参照图4和5，在围绕核芯圆筒118的基底部分118A的环形以一定间隔分开的位置上，许多楔形支承块176定位在泵盖板134的许多段上(例如，每个段有两个楔形支承块)将这些块176与圆筒基底部分118A径向朝外地间隔分开，并具有径向朝内的锥度表面178(见图4)。为了楔形件180(每个支承块有两个)插在圆桶和支承块之间，要有间隔。为了与各自块176的表面178结合，每个楔形件180具有一个相匹配的带锥度表面182。为了容纳楔形件180，在堆芯圆筒118的基底部分118A以及176上分别构成相互对准的凹槽或键184，186，以下将进一步予以描述，并参看图5。每个楔形件180也装有提升耳188，以便便于通过遥控工具取出楔形件用。十分清楚在块176和楔形件180之间的尖楔作用将把圆桶上的水平负载传送到泵盖板上。
如上所述，将环形泵盖板134分成十个环段，其中九个是类似于图5中134A所示。另外一个常规RIP扩散器138位于每个环段的中央(圆周方向)。现在轮到图6、7和8，作为一个键锁段的第十个泵盖板段134B，它是最后一个安装段也是第一个拆除段。上述键锁段134B不是装在RPV壁的槽中，而是通过去除基本上等于段134B弧长的弧形部分中的槽156的上部，装在由RPV壁所构成的弧形支承凸缘190上(图6)。如图7和8所示，沿着上述键锁段，在环形间隔距离位置上，键锁段螺栓连接在压力壳支承凸缘190上。类似于螺栓168，防松螺帽170组合件的螺栓和防松螺帽其组合件192用于将键锁段固定到RPV支承凸缘上。同时请注意，RPV壁中凹槽194是用于容纳组件192的防松螺帽的。再有组件192的防松螺帽装有耳形件196以便于取出。
现在参见图9，可以认为所有螺栓168和楔形件180取出后，将能够把堆芯圆筒118向上提起远离堆芯。然后，可将泵盖板键锁段134B上的螺栓拧下并移开该段。然后，可将其余的泵盖板段134A从RPV壁部分112′中的凹槽156内横向拉出(在其相应的反应堆内泵扩散器138拆除之后)。
可以设想除了圆筒支柱142和RPV底部的接合处的焊接之外，实际上所有水平焊接包括在可拆移件中，也就是圆筒118，圆筒基底138和泵盖板134中，而不合适的焊件将相对容易修理和/或替换。
结合目前考虑的最实际和最佳实施例对本发明所作的说明同时，应该清楚：本发明不限于公开的实施例，而与此相反，本发明覆盖了后述权利1要求的构思和范围内所包括的种种改进和等效的配置。

Claims (8)

1.一种封闭在装有堆芯组件的核反应堆的压力包壳内的堆芯圆筒，所述堆芯圆筒带有一环形泵盖板、并与径向朝内的压力壳侧壁之间留有一空间，所述环形泵盖板位于所述堆芯圆筒和所述压力壳侧壁之间，其特征在于，所述环形泵盖板以多个可拆卸的环形段的形式构成；并且所述堆芯圆筒可拆卸地连接到从所述压力壳底部向上延伸的环形支柱上。
2.按照权利要求1所述的堆芯圆筒。其特征在于，在多个所述环形段中，除了一个所述环形段之外，其它的所述环形段装于所述压力壳的所述侧壁中构成的径向朝内的凹槽中。
3.按照权利要求2所述的堆芯圆筒，其特征在于，不固定在径向朝内的凹槽中的一个所述环形段可拆卸地固定到所述压力包壳的所述侧壁径向朝内延伸的台肩上。
4.按照权利要求1至3中任意一项所述的堆芯圆筒，其特征在于，所述的堆芯圆筒还包括将所述堆芯圆筒上的负载传送到所述泵盖板上的装置。
5.按照权利要求4所述的堆芯圆筒，其特征在于，所述装置包括固定到所述泵盖板上的多个楔形支承件和相应的多个楔形件，所述的楔形件设置在所述楔形支承件和所述堆芯圆筒之间。
6.按照权利要求5所述的堆芯圆筒，其特征在于，每一个楔形支承件装有两个楔形件。
7.按照权利要求1所述的堆芯圆筒，其特征在于，在所述堆芯圆筒的下端部装有径向朝内的法兰环，所述法兰环中有多个环形地以一定间隔分开的孔，所述孔用于接纳将所述堆芯圆筒固定到所述环形支柱上的相应数目的固定件。
8.按照权利要求7所述的堆芯圆筒，其特征在于，一径向朝内的凹槽沿着所述压力壳侧壁被设置；以及其中所述泵盖板在其径向内端被夹在所述法兰环和所述环形支柱之间，并且被支承在围绕其大部分径向外端的所述径向朝内的凹槽中。
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