CN1149581C - 核反应堆控制部件的驱动机构的冷却系统及冷却方法 - Google Patents

核反应堆控制部件的驱动机构的冷却系统及冷却方法 Download PDF

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Abstract

一种供核反应堆中的控制部件的驱动机构(CEDM)用的增加的冷却系统，包括自驱动的气窗或瓣阀气窗，在正常冷却CEDM的强制的冷却空气丧失压力的情况下，这些气窗允许从头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气则进入头部提升装置。

Description

核反应堆控制部件的驱动机构的冷却系统及冷却方法
技术领域
本发明涉及核电站领域。更具体地说，本发明涉及一种自驱动的气窗系统，当核反应堆的控制部件的驱动机构(CEDM)冷却系统中的强制冷却气流断开时，该气窗系统用环境空气给CEDM冷却系统通风。
背景技术
图1例示核电站中使用的核反应堆的一部分。反应堆头部100与反应堆容器(未示出)连通，反应堆容器中产生核反应。头部提升装置106安装在反应堆头部100上方，它含有控制部件的驱动机构(CEDM)105。
CEDM 105用于使控制棒(未示出)伸入反应堆芯中可裂变材料内，反应堆芯中产生持续的核反应。所用控制棒数目和控制棒伸入反应区的程度控制核反应的进行速率。在紧急情况下，可以将一组额外的控制棒迅速插入堆芯，以完全停止核反应。
为了给CEDM 105屏蔽反应堆容器的热量，提供一个绝热屏101，如图1中所示。但是，该绝热屏101单独不足以在头部提升装置106中保持最佳温度。因此，同时提供一个冷却系统，来控制头部提升装置106中的温度。
该冷却系统包括(例如)一对管子107，冷却空气通过这对管子强制进入头部提升装置106。冷却空气流过头部提升装置106，在CEDM105周围流动并流入绝热屏101和头部提升装置106的主体之间的腔室103。该腔室103中设置排气孔102，以允许冷却空气完成其循环。
虽然该冷却系统足以控制头部提升装置106中的温度，但如果冷却系统误操作或由于某种原因而必须关闭，那么就会产生明显的问题。没有图1中例示的空气流，如果核反应仍在继续，那么头部提升装置106内的温度就会迅速上升，或者如果反应并不持续，温度也会保持很高。
因此，该技术需要一种在核反应堆的头部提升装置中为CEDM的冷却系统的补充装置和方法。
发明内容
本发明的目的是满足上述要求和其它要求。具体地说，本发明的目的是提供一种自驱动系统，当通过冷却系统的冷却空气流断开时，该自驱动系统能帮助从头部提升装置排出热量。
本发明的其它目的、优点和新颖特点将在下列描述中提出，或可由该技术的专业人员通过阅读这些材料或实施本发明而明白。本发明的目的和优点可以通过所述权利要求书中叙述的装置而获得。
为了达到上述和其它目的，本发明可以作为一种核反应堆的头部提升装置用的冷却系统来实施和描述。该系统包括至少一个管子和一个自驱动气窗，冷却空气通过该管子被强制地进入头部提升装置，而该自驱动气窗在该至少一个管子或头部提升装置中的通风孔的上方。当冷却空气在循环时，该气窗由于循环空气产生的压力而保持闭合。但是，当冷却空气并不循环时，气窗自动掉落而打开，从而允许从头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气进入头部提升装置。
根据本发明，可以有两个自驱动气窗，其中一个安置在该至少一个管子中的通风孔的上方，而另一个安置在头部提升装置中的通风孔的上方。
或者是，本发明的冷却系统可以包括一个瓣阀气窗，用来调节每个向头部提升装置提供冷却空气的管子中的通风孔。与上述系统相似，当冷却空气在循环时，该瓣阀气窗由于循环空气产生的压力而保持闭合，但是当冷却空气并不循环时，瓣阀气窗自动掉落而打开，从而允许从头部提升装置来的空气排出，而较冷的环境空气进入头部提升装置。
该系统也可以包括一个在头部提升装置中的通风孔上方的气窗，其操作类似于瓣阀气窗，也就是，当冷却空气在循环时，该气窗由于循环空气产生的压力而保持闭合，但是当冷却空气并不循环时，该气窗自动掉落而打开，从而允许从头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气进入头部提升装置。
本发明也包括根据上述系统冷却CEDM的方法。该方法可以包括下列步骤：(1)强制冷却空气通过至少一个管子进入头部提升装置；(2)调节在该具有自驱动气窗的该至少一个管子或头部提升装置两者或其中之一内的通风孔，使得当冷却空气在循环时，该气窗由于循环空气产生的压力而保持闭合，但是当冷却空气并不循环时，该气窗自动掉落而打开，从而允许从头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气进入头部提升装置。
或者是，本发明的方法可以包括下列步骤：(1)强制冷却空气通过至少一个管子进入头部提升装置；(2)调节具有瓣阀气窗的每个管子中的通风孔，使得当冷却空气在循环时，该瓣阀气窗由于循环空气产生的压力而保持闭合，但是当冷却空气并不循环时，该瓣阀气窗自动掉落而打开，从而允许从头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气进入头部提升装置。
该方法也可以包括用自驱动气窗调节头部提升装置中的通风孔的附加步骤，使得当冷却空气在循环时，该气窗由于循环空气产生的压力而保持闭合，但是当冷却空气并不循环时，该气窗自动掉落而打开，从而允许从头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气进入头部提升装置。
附图说明
附图例示本发明并是本说明书的一部分。与下列描述一起，附图示范和说明本发明的原理。
图1例示供核反应堆中包含CEDM的头部提升装置用的常规冷却系统。
图2例示根据本发明的原理用于头部提升装置的增加的冷却系统。
图3例示根据本发明的第二实施例用于头部提升装置的增加的冷却系统。
具体实施方式
下面利用附图说明本发明的优选实施例。
图2例示本发明的第一实施例，它是供头部提升装置106用的增加的冷却系统。如图1中所示，头部提升装置106由强制空气系统冷却，其中冷却空气在压力下通过管道107强制流入头部提升装置106。冷却空气在控制部件驱动机构CEDM 105周围流动并使其冷却，并通过排气孔102排出。
但是，如图2中所示，管子107上增加气孔201。在每个气孔201的顶部是一个自驱动气窗202。每个气窗202包括一系列基本上平坦的细长的板条，它们横跨气孔201的开口互相平行地设置。每个板条可以围绕其纵向轴线自由转动。因此，这些板条可以在一个闭合位置和一个开放位置之间转动，在闭合位置中板条平面地安置在气孔201中，其边缘叠合，使气孔201被阻塞，而在开放位置中板条垂直于其闭合位置，允许空气从气孔201自由排出。
当冷却空气受强制通过管子107时，由于冷却空气的强制运动而产生压力。气窗202的板条的形状和重量做成适应于该压力，只要受强制的冷却空气流产生压力，板条就保持在上述“闭合”位置中。
但是，如果通过管子107的受强制的空气流由于任何原因而中断，那么由该气流形成的压力将消失。当这种情况发生时，在重力的影响下，气窗202的板条将转动到开放位置中，由此允许从头部提升装置106来的热空气排出而较冷的环境空气进入头部提升装置106。该冷的环境空气可以通过排气孔102进入。
作为替代或者作为补充，可以在头部提升装置106中设置气窗203。该气窗203的操作方式与气窗202相同，只要强制空气在循环，气窗203就保持闭合，而当由该循环空气产生的压力消失时，气窗203就自动开放。
最好是，腔室103上增加额外的气窗204。这些气窗也可以是自驱动的气窗，只要空气流保持，气窗就仍然闭合。但是，当允许打开时，气窗204使较冷的环境空气能直接流入腔室103中。该空气而后受腔室103中的热量加热而上升，通过气窗203或上气窗202散失。这种循环使腔室103中的热量能够迅速消散。
图3中例示本发明的第二实施例。图3的系统与图2的系统相似。但是，不是采用气窗202，而是采用瓣阀气窗301来调节气孔201。
瓣阀气窗301在第一位置301A和第二位置301B之间转动。在冷却系统正常操作期间，致冷空气在压力下强制通过管子107，该流动空气的压力迫使瓣阀气窗301达到第一位置301A，并将气窗301保持在该位置中。在第一位置301A中，气窗301阻塞气孔201。
如果空气流由于某种原因而中断，就不会有压力将瓣阀气窗301保持在第一位置301A中。在重力的影响下，气窗301而后将掉落到第二位置301B。在第二位置301B中，气窗301使从头部提升装置106来的热空气从气孔201排出，而较冷的环境空气进入头部提升装置106。冷的环境空气可以通过排气孔102进入。
如图3中所示，本发明的该实施例也可以包括在头部提升装置106中的气窗203。但是，不一定使用气窗203，只留下瓣阀气窗301为头部提升装置106提供通风。
上述说明仅仅例示和描述本发明。它并不是穷尽性的或将本发明限制于公开的任何具体形状。根据上进说明，可以有许多修改和变化。
选择和描述优选的实施例是为了最好地说明本发明的原理及其实际应用。上述描述意欲使该技术领域的专业人员在适合于所考虑的特定用途时，能最好地利用本发明于各种实施例并作各种修改。本发明的范围应由下述权利要求书限定。

Claims (13)

1.一种供核反应堆的头部提升装置中包含的控制部件的驱动机构用的冷却系统，包括：
至少一个管子，冷却空气在压力下通过该管子受强制地进入头部提升装置；
一个在所述头部提升装置中的腔室，其带有供所述受强制的冷却空气用的排气孔；
至少一个在一个通风孔上方的自驱动气窗，该通风孔位于所述至少一个管子或所述头部提升装置中；
其中，当所述冷却空气循环时，所述自驱动气窗由于该循环空气产生的压力而保持闭合，但是当所述冷却空气不循环时，所述自驱动气窗自动掉落而打开，从而允许从所述头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气则进入所述头部提升装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述腔室还包括至少一个自驱动气窗，当所述冷却空气不循环时，该自驱动气窗打开，以允许较冷的环境空气进入所述腔室。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，具有至少两个自驱动气窗，其中一个安置在所述至少一个管子中的通风孔的上方，而还有一个安置在所述头部提升装置中的通风孔的上方。
4.一种供核反应堆的头部提升装置中包含的控制部件的驱动机构用的冷却系统，包括：
至少一个管子，冷却空气在压力下通过该管子受强制地进入头部提升装置；
一个在所述头部提升装置中的腔室，其带有供所述强制的冷却空气用的排气孔；以及
调节每个管子中一通风孔的瓣阀气窗；
其中，当所述冷却空气循环时，所述瓣阀气窗由于该循环空气产生的压力而保持闭合，但当所述冷却空气不循环时，所述瓣阀气窗自动掉落而打开，从而允许从所述头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气则进入所述头部提升装置。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述腔室还包括至少一个自驱动气窗，当所述冷却空气不循环时，该自驱动气窗打开，以允许较冷的环境空气进入所述腔室。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，具有两个连接到所述头部提升装置的管子。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括一个在所述头部提升装置中的通风孔上方的自驱动气窗，其中，当所述冷却空气循环时，所述自驱动气窗由于该循环空气产生的压力而保持闭合，但当所述冷却空气不循环时，所述自驱动气窗自动掉落而打开，从而允许从所述头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气则进入所述头部提升装置。
8.一种冷却核反应堆的头部提升装置中包含的控制部件的驱动机构的方法，包括：
强制冷却空气通过至少一个管子进入头部提升装置；
当所述强制冷却的空气受强制而进入所述头部提升装置中时，将空气从所述头部提升装置中的腔室排出；
利用一个自驱动气窗调节所述至少一个管子或所述头部提升装置中的通风孔；
其中，当所述冷却空气循环时，所述自驱动气窗由于该循环空气产生的压力而保持闭合，但是当所述冷却空气不循环时，所述自驱动气窗自动掉落而打开，从而允许从所述头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气则进入所述头部提升装置。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括允许较冷的环境空气通过至少一个自驱动气窗进入所述头部提升装置内的所述腔室，当所述冷却空气没有循环时，该自驱动气窗打开。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述调节包括采用两个自驱动气窗，其中一个安置在所述至少一个管子中的通风孔的上方，而另一个安置在所述头部提升装置中的一个通风孔的上方。
11.一种冷却核反应堆的头部提升装置中包含的控制部件的驱动机构的方法，包括：
强制冷却空气通过至少一个管子进入头部提升装置；
当所述强制冷却的空气受强制而进入所述头部提升装置中时，将空气从所述头部提升装置中的腔室排出；
利用瓣阀气窗调节每个管子中的通风孔；
其中，当所述冷却空气循环时，所述瓣阀气窗由于该循环空气产生的压力而保持闭合，但是当所述冷却空气不循环时，所述瓣阀气窗自动掉落而打开，从而允许所述头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气则进入所述头部提升装置。
12.如权利要求11所述的方法，还包括允许较冷的环境空气通过至少一个自驱动气窗进入所述头部提升装置内的所述腔室，当所述冷却空气没有循环时，该自驱动气窗打开。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括利用自驱动气窗来调节所述头部提升装置中的通风孔，其中，当所述冷却空气在循环时，所述自驱动气窗由于所述循环空气产生的压力而保持闭合，但是当所述冷却空气没有循环时，所述自驱动气窗自动掉落而打开，从而允许从所述头部提升装置来的热空气排出，而较冷的环境空气进入所述头部提升装置。
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