CN1947202A - 核电站的压水反应堆的压力容器的制造方法、压力容器以及用于上述目的的多壁式压力容器的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明首先涉及一种核电站的压水反应堆的压力容器的制造方法，其中该压力容器包括耐压壳体，并且用于装入高压介质，从而通过与压力容器相连接的热交换设备等应用由在压力容器的内部空间(13)中发生的核反应而产生的热。压水反应堆的压力容器(1)的壳体由两个或多个壳结构(5，6)制成，其中一个所述壳结构位于另一所述壳结构的内部，在所述壳结构之间的中间空间(12)中布置比压力容器的内部空间(13)中的压力基本低的压力。本发明还涉及一种核电站的压水反应堆的压力容器以及用于上述目的的多壁式压力容器的应用。

Description

核电站的压水反应堆的压力容器的制造方法、压力容器以及用于上 述目的的多壁式压力容器的应用
技术领域
本发明涉及一种核电站的压水反应堆的压力容器的制造方法，其中该压力容器包括耐压壳体，并装有高压介质，从而通过与压力容器相连接的热交换设备等应用由在压力容器的内部空间中发生的核反应而产生的热。
背景技术
众所周知，核电站的压水反应堆的压力容器的尺寸必须被设计成在任何环境下都能保证安全性。这就是为什么按照传统方法由金属通过铸造制成的压力容器主要由于压力容器的外部尺寸和大的壁厚而使制造非常费力和要求高。这种压力容器目前通常由厚重金属铸造成两块，其中铸件本身的连接要求很高，并且需要很长的耐久范围。另一方面，将铸造和安装后的压力容器运输到工作地点并将压力容器放置就位需要很大/有效的运输和提升装置。此外，对压力容器进行的各种不同的加工工艺，例如加工通孔，由于压力容器的大的壁厚而特别需要在工作地点进行。另外，目前按照传统方法加工的压力容器甚至限制了核电站的效率。本反应堆压力容器的重量最大约800吨，其可获得大约1.6兆瓦的功率。
发明内容
根据本发明的方法的一个目的是对上述问题进行实质性改进，从而本质上提高本领域现有技术的水平。为了实现此目的，本发明的方法的主要特征在于，压水反应堆的压力容器的壳体由两个或多个壳结构制成，其中一个所述壳结构位于另一所述壳结构的内部，在所述壳结构之间的中间空间中布置比压力容器的内部空间中的压力基本低的压力。
本发明的方法的最重要的优点是有利于以在现场组装的方式制造核电站的压水反应堆的压力容器。由于本发明的方法，当将笨重的铸件放置就位时，不再需要专用设备输送和提升。本发明的方法还可优选以不会限制由核电站产生的最大效率的方式测量压水反应堆的压力容器，而现有技术会产生上述问题。另一方面，由压力容器和压力容器的受限内部空间产生的所有应用效率传统方式会产生如下结果，其中，高活性水在反应堆外部的热交换器中循环。由于本发明，完全不需要将高活性水导到反应堆容器的外部，而可以通过将热交换器放置在壳结构之间的中间空间中而在压力容器的内部实现热交换。这样，实现了安全性的重要改进。
本发明还涉及一种核电站的压水反应堆的压力容器，其在涉及压力容器的独立权利要求的前序部分被详细限定。压水反应堆的压力容器的特征在相应的权利要求的特征部分限定。
压水反应堆的压力容器的最重要的优点是与现有技术相比较其制造和安装简单。这主要是由于反应堆的压力容器的带有两层或更多层壳体的壳体可在现场组装，为此不再需要昂贵的专用运输设备和提升设备，而目前将由铸造金属制成的笨重压力容器安装就位需要上述设备。由于本发明的压水反应堆的压力容器，可以明显减少制造成本，另一方面，可以更有效地利用核电站，这是由于其可避免受到传统压力容器结构的限制。另一方面，考虑到核电站的安全性，其可以防止大飞机的撞击危险。由于上述原因，已经趋向于建造更坚固的保护盖。已经有人提议将这些核电站安置在基岩下的洞穴中，但到目前为止还没有实现这种布置的信息。一个原因是在不同的地貌环境下将压力容器输送到具有合适基岩的地点很费力而且具有较高的提升和输送措施。而本发明的压力容器可被放置在基岩内的空间中，与现有电站和结构方式相比，使结构工程大大简化。
本发明的核电站的压水反应堆的压力容器的有利实施例由涉及压力容器的独立权利要求限定。
本发明还涉及将多壁压力容器用作核电站的压水反应堆的压力容器的应用，其由其本身的独立权利要求限定。
如上所述，应用多壁压力容器带来明显的优势，首先，对部件的制造技术，另外，大大节约了安装成本，这是由于压力容器的安装可在现场安装，而不需要笨重的运输或提升设备。
附图说明
下面参考附图详细说明本发明。
图1示出本发明的基本原理的简化示图；
图2示出在本发明的压力容器中使用的内部热交换器的透视图；
图3示出图1中所示的压力容器结构，其安装了图2所示的热交换器；
图4示出相对于图1和图3的替换压力容器结构。
具体实施方式
本发明首先涉及一种核电站的压水反应堆的压力容器的制造方法，其中该压力容器包括耐压壳体，并且装有高压介质，从而通过与压力容器相连接的热交换设备等应用由在压力容器的内部空间13中发生的核反应而产生的热。压水反应堆的压力容器1的壳体由两个或多个壳结构5，6制成，其中一个壳结构位于另一壳结构内部，在所述壳结构之间的中间空间12中具有比压力容器的内部空间13中的压力基本低的压力。
另一方面，本发明涉及核电站的压水反应堆的压力容器，该压力容器包括耐压壳体，并且装有高压介质，从而通过与压力容器相连接的热交换设备等应用由在压力容器的内部空间13中发生的核反应而产生的热。压水反应堆的压力容器1的壳体由两个或多个壳结构5，6制成，其中一个壳结构位于另一壳结构内部，在所述壳结构之间的中间空间12中的压力比压力容器的内部空间13中的压力低。
根据本发明的一个有利实施例，压力容器的壳体具有至少三个壳结构4，5，6，它们一个位于另一个的顶部，在至少两个外部的壳结构4，5的中间空间11中的压力比两个内部的壳结构5，6的中间空间中的压力低。
此外，根据一个有利实施例，如图1所示，其具有形成所述壳体的若干个壳结构2，3，4，5，6，这些壳结构一个位于另一个的顶部，这些壳结构之间的中间空间12，11，10，9的压力从内部空间13向外逐渐降低。
此外，根据一个有利实施例，压力容器包括独立的防护板或防护壳7，在防护板或防护壳7的相反两侧大致具有相同的压力，防护板或防护壳7用于保护压力容器的最内层壳结构6。
在实际应用中，金属结构壳体的壳结构的中间空间中的压力通过气体或液体压力获得。在本文中应用的液态或气态形式的介质可同时用作冷却系统的一部分。另一方面，冷却可更有效地进行，或者可通过使用本发明以全新的原理进行。
另外，当有利地应用时，壳结构2，3，4，5，6的一或多个中间空间9，10，11，12包括测量装置以确定/监测压力、温度和/或等物理量。这样，很容易监测和调节压力容器的独立部件的功能。在构建阶段，可容易将足够量的测量装置放置在结构中以便监测温度、压力和其它物理量。基于这些，可以进行必要的调节措施。
另外，作为实际应用中的一个有利实施例，压力容器由预制和/或可更换的壳结构制造。
另外，根据流体技术，本发明可作为执行核反应的热回收过程的有利实施例，所述热回收过程是通过使存在于属于其壳体的一或多个中间空间9，10，11，12中的介质循环，例如以传统方式经过外部热交换设备等而实现的。另外，由于温度和压力，有可能以下述方式使用本发明，即，例如从内部开始的第一中间壳空间产生蒸汽或至少热的液体，其将被用作目前壳体中使用的热交换介质。另一方面，由于本发明，还可使用例如图2中所示的热交换器L，其与图1所示的压力容器1以图3所示的原理相连接。这种实施例可形成压力容器的大致封闭反应堆空间13，其中的介质不必在整个外部热交换器中循环。
本发明还涉及该压力容器的应用，该压力容器的耐压壳体由两个或多个壳结构5，6制成，其中一个壳结构位于另一壳结构内部，它们的中间空间12中的压力比压力容器的内部空间13中的压力低。作为核电站的压水反应堆的压力容器，其用于装入高压介质，从而通过与压力容器相连接的热交换设备等应用由在压力容器的内部空间13中发生的核反应而产生的热。
简言之，本发明的基本理论是压力容器1的例如由金属制成的壳体的单个壳结构不需要作为单个结构部分来保持存在于压力容器的内部空间13中的整个压力，而是该压力可由压力容器1的若干个壳结构2-6来分担。因此，中间空间12中的压力比内部空间13中的压力低，但是比中间空间11中的压力高，依此类推。一种尤其值得注意的替换实施例是中间空间12中的压力比内部空间13中的压力高，但是中间空间11中的压力比中间空间12中的压力小，中间空间10中的压力比中间空间11中的压力低，中间空间9中的压力比中间空间10中的压力小。
当压力被以上述方式分担时，由所有壳结构2-6保持的压力将不会均匀接近由单个壳结构形成的、必须独自保持内部空间13的整个压力的结构的压力水平。这样，可得到部分较轻的结构，这同单个壳结构相比更容易制造/加工。
另外，当使用这种压力水平的设备(例如上述设备)时，尤其可以确保例如在核电站应用中，在最内层的壳结构6损坏的情况下，在内部空间13中的压力作用下的放射性物质将不向外排放，但是取代中间空间的压力向内排放，在上述情况下，如上所述对压力减小的监测可使系统关闭或进行一些其它所需要的调节，而没有高放射性物质向外泄漏的危险。
在附图中用虚线示出了两个独立的物体。首先，附图标记7表示适当的板状部件，其目的是作为接收辐射的表面以及同时保护位于该表面后面的第一壳6。上述板状的部件7也可以是壳，在其相反两侧不存在任何压力差。因此，由于保护板或壳7的特点而使其重要性比用于保持压力的壳，例如壳层6的重要性小。因此，壳7的作用是更好地保持由核反应产生的精细颗粒的辐射，并保护那些真正的压力壳免受所述辐射的损坏。
图中还示出了由附图标记8表示的虚线，它们是指核反应所需要的控制棒的入口或蒸汽等从一侧到另一侧的另外的通道。很显然，在实际中控制棒的数量比图中示出的数量明显多。
在图4中，还示出了与图1和3中示出的压力容器结构相关的有利替换实施例，其中压力容器的壳体包括多个壳体部件，它们一个位于另一个的内部，并且通过凸缘接合部连接到由例如钢筋混凝土制成的固定底座上。
本发明的方案具有很多优点，这些优点通过现有技术不能够获得，并且要获得这些优点需要付出很高的经济代价。
本发明的意义是基于这样的事实：即，本发明的压力容器的壳结构不像目前使用的单个壳系统的情况一样，其不是很笨重的产品。由于本发明，非常类似于通常的机加工技术的制造技术也可用于核发电技术。壳结构2-6(如果需要还可以更多)可在现场由预先制造的部件组装在一起。由于在这种环境中使用了一些检查装置，因此该安全检查也可在现场进行，每个结构部件可被检查以判断其是否满足需要的标准。所使用的材料可已经在制造它们的工厂中被正常检查过。这是操作例如金属板的部件的方法。
由于本发明，压水反应堆的压力容器的尺寸/重量不再成为妨碍，因此可以建造例如具有更高效率的核电站。在构建过程中，如果需要，还可以使用在不同壳结构中彼此偏离(deviating)的材料。
另一方面，通过本发明，所述结构在之后可维修、改变或完善，从而本发明使所述结构比现有方案具有更大的灵活性。本发明还可具有下述作用，即，例如壳结构的一些部件等可在存放地生产，作为备用部件，在之后需要时使用。
因此，在构建本发明的压力容器过程中，不再需要专门运输材料，这是因为材料以及与材料有关的尺寸通常已用于其它的连接。另一方面，当需要时，本发明的压力容器的部件可在不同于其最终地点的其它地点预先制造，从而只需之后运输到操作地点。
上面所述的还有关例如入口等的预先制造，从而在需要时，可在实际构建地点的外部制造穿透件(lead-through piece)，只在运输到工作地点之后才被连接到固定结构上。
选择在本发明的压力容器中使用的材料以及设计结构的尺寸只需要普通的技术，从而在选择材料过程中，为达到目标，需要利用有关安全技术的必要因子。核反应堆的压力容器的尺寸设计、制造和其它外围测量与现有技术中需要的铸造技术相比是非常简单的任务。为此，很容易理解，由于本发明，例如核反应堆的压力容器可比目前更容易安全地制造。作为一个例子，特别由于最内层壳结构6的特殊意义，还可提到如下的事实：即，当选择其材料时，应该记住那些特殊要求，要求核反应堆的材料的工作寿命。另一方面，如前所述，还可以使用独立的隔板或壳以保持所述应力。
在前面没有详细述及这些壳结构。因此，每个壳结构首先可完全固定，并由任何耐压材料例如塑料制成。金属结构的压力容器可例如通过焊接形成一个整体，但是，通过焊接接合以外的其它方法将独立部件组装到一起的壳结构也是可以的，考虑到维修和维护的问题可能更推荐这些方法。一种可能的方法是由一块材料制造例如两个或三个部件中的每个壳，例如大致圆柱形的中心部件，以及由不同的部件制造盖。在这种情况下，这些部件可例如通过螺栓接合的凸缘接合部彼此连接。不过，这种实施例未在所附图中示出。
因此，多个壳构成的结构具有优点，这是由于每个壳结构的耐压性少于利用一个单壳/容器实现的壳结构的耐压力。但是，很明显，壳结构的强度必须这样设计，即，一个单壳结构的破坏以及相邻壳结构的压力例如增加为例如两倍不会产生任何问题。
与现有技术相比，本发明的各种变化更多。因此，所附的原理图并不用于限制本发明，而本发明可在本发明的基本原理范围内以及所附的权利要求的保护范围内以多种方式变化。本发明的原理还可用于基于被称为沸水系统(boiling water system)的核电站以及其它反应堆。

Claims (10)

1.一种核电站的压水反应堆的压力容器的制造方法，其中该压力容器包括耐压壳体，并且用于装入高压介质，从而通过与压力容器相连接的热交换设备等应用由在压力容器的内部空间(13)中发生的核反应而产生的热，其特征在于，压水反应堆的压力容器(1)的壳体由两个或多个壳结构(5，6)制成，其中一个所述壳结构位于另一所述壳结构的内部，在所述壳结构之间的中间空间(12)中布置比压力容器的内部空间(13)中的压力基本低的压力。
2.一种核电站的压水反应堆的压力容器，其包括耐压壳体，并且用于装入高压介质，从而通过与压力容器相连接的热交换设备等应用由在压力容器的内部空间(13)中发生的核反应而产生的热，其特征在于，压水反应堆的压力容器(1)的壳体由两个或多个壳结构(5，6)构成，其中一个所述壳结构位于另一所述壳结构的内部，在所述壳结构之间的中间空间(12)中的压力比压力容器的内部空间(13)中的压力低。
3.根据权利要求2所述的压力容器，其特征在于，压力容器的壳体具有至少三个壳结构(4，5，6)，它们一个位于另一个的顶部，在至少两个外部的壳结构(4，5)的中间空间(11)中的压力比两个内部的壳结构(5，6)的中间空间中的压力低。
4.根据权利要求2或3所述的压力容器，其特征在于，其具有形成所述壳体的若干个壳结构(2，3，4，5，6)，所述壳结构一个位于另一个的顶部，所述壳结构之间的中间空间(12，11，10，9)的压力从内部空间(13)向外逐渐降低。
5.根据权利要求2-4中任一所述的压力容器，其特征在于，其包括独立的防护板或防护壳(7)，在所述防护板或防护壳(7)的相反两侧大致具有相同的压力，所述防护板或防护壳(7)用于保护压力容器的最内层壳结构(6)。
6.根据权利要求2-5中任一所述的压力容器，其特征在于，其壳体的壳结构的中间空间中的压力通过气体或液体压力获得。
7.根据权利要求2-6中任一所述的压力容器，其特征在于，所述壳结构(2，3，4，5，6)的一或多个中间空间(9，10，11，12)包括测量装置以确定/监测压力、温度和/或等物理量。
8.根据权利要求2-7中任一所述的压力容器，其特征在于，压力容器已经由预制和/或可更换的壳结构制造。
9.根据权利要求2-8中任一所述的压力容器，其特征在于，核反应的热回收过程通过使存在于属于其壳体的一或多个中间空间(9，10，11，12)中的介质循环经过外部热交换设备等而实现，或者通过将内部热交换器(L)放置在属于其壳体的一或多个中间空间中而实现。
10.将一种压力容器用作核电站的压水反应堆的压力容器的应用，所述压力容器的耐压壳体由两个或多个壳结构(5，6)构成，其中一个所述壳结构位于另一所述壳结构的内部，在其中间空间(12)中的压力比压力容器的内部空间(13)中的压力低，所述压力容器用于装入高压介质，从而通过与压力容器相连接的热交换设备等应用由在压力容器的内部空间(13)中发生的核反应而产生的热。
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