CN85108864A - 深束反应堆容器头和包括该容器头的核反应堆 - Google Patents

Abstract

一种核反应堆压力容器，它有一个耐压外壁，一层支承在控制棒引导机构上的加热排管。排管具有上下水平支承板和支承于其间并接受驱动棒的多个空心件。上部水平支承板形成置于压力容器壁上的密封板，密封顶部空间。一个包括环形凸缘的支承框架紧靠在密封板上部边缘上。多个间隔的增强构件延伸跨越密封板，并紧固在环状凸缘上。多个横向交叉构件延伸跨越并紧固在增强构件上。

Description

本发明涉及一种上部有加热排管的改进的核反应堆，涉及一种适用于核反应堆以密封反应堆耐压容器顶部的深束头。

在核反应堆中，堆芯被支承在压力容器中，而一种通常为处于临界温度和临界压力的水的冷却剂，被向上通过堆芯和从压力容器向外循环，以提供动力。冷却剂向上通过堆芯流动，而后横向流至出口。反应堆也包括控制棒组件和水置換组件，它们可以移入和移出堆芯，以控制堆芯。

已经有人提出在压力容器的上部区域中使用一种加热排管结构，加热排管有一块上部支承板、一块下部支承板和一系列居于其间的空心件，控制棒驱动机构通过空心件进行操作，冷却剂向上通过下部支承板中的孔眼进入加热排管，并横过空心件导向出口喷管，而控制棒受到空心件壁屏蔽的保护。

这样一种系统被描述在1983年4月29日申请的顺序号为490099号的专利申请书中，申请人为Luciano    Vcronesi等人，专利名称为“核反应堆”，该申请转让给了本发明的受让人，该申请被包括在本专利的参考中。在上述尚待批准的申请中描述的改进的反应堆中，一个支承多根控制棒的支架构件可以在加热排管和堆芯之间的空间中移动。但是，在这样的系统中，使用了一个压力容器用的拱形头或盖，在加热排管和拱形头之间存在一个空间。这个在加热排管和拱形头之间的大面积的设用空间，造成了某些技术困难。

本发明的主要目的就是提供一种带有克服此种缺点的容器顶部结构的反应堆。

以此为目的，本发明属于这样一种核反应堆，它包括一个具有耐压外壁的压力容器，一个支承在该容器中的核反应堆堆芯，具有可动地支承在容器中的驱动棒的控制棒，位于该堆芯上引导上述控制棒用的引导机构，将控制棒移入和移出堆芯用的驱动棒机构，一层支承在上述引导机构上而具有上部水平支承板和下部水平支承板及多个支承于其间而接受上述驱动棒的空心件的加热排管，以及至少一个用来从上述容器排出冷却剂的出口喷管，而流入的冷却剂向上经过上述堆芯和上述引导机构并进入上述加热排管，液流横向流过加热排管的空心件，通过上述出口喷嘴流出，这种反应堆的特征在于：上述加热排管的上部水平支承板形成一块置于上述压力容器壁上并密封顶部空间的密封板;一个支承框架被放置在上述水平支承板上，而上述密封板紧靠该支承框架，该支承框架包括一个环形法兰盘，邻接放置在上述密封板的上部边缘上，并紧固到上述容器上;多个间隔开的增强构件延伸跨越上述密封板并紧固到环形法兰盘上;多个横向交叉构件延伸跨越在上述增强构件上，并紧固到后者上面。

环形法兰盘最好也紧固在密封板上，使得环形构件，密封板和加热排管可以作为单一部件从压力容器上拆卸下来，以便可以接近反应堆的上层内部元件。

从下面仅作为例子表示于附图中的最佳实施方案的描述中，可以最清楚地理解本发明。附图中：

图1是先有技术中核反应堆的纵向截面图;

图2是类似于图1的视图，举例说明按照本发明所述的表明深束头的反应堆上部;

图3是图2的反应堆和深束头在邻近反应堆出口喷嘴的位置的放大截面图;

图4是本发明的深束头的截面平面图。

下面参考图1。核反应堆1包括一个压力容器3，后者通常为圆筒形，具有耐压外壁5，底部由半球形的底壁7封闭。压力容器的顶部由带法兰盘的拱形头9封闭，拱形头由螺栓之类紧固在耐压壁5的顶部边缘11上，最好放置在环绕耐压壁5的槽13上。耐压壁5的周缘上分布有多个入口喷嘴15和多个出口喷嘴17，通常每种喷嘴有四个。

一个核反应堆堆芯19被支承在压力容器3的下部区域中。堆芯通过外桶21的支承与底壁7空开。外桶21有凸缘23，它放置在耐压壁5内表面的凸台25上。堆芯19包括一系列燃料组件27和接受控制棒（未图示）用的套管29，它们安装在下堆芯板31和上堆芯板33之间。如所周知，控制棒可以包括中子吸收截面高的或低的棒束，和水置換棒束，用来降低或控制反应堆的热功率，或者是关闭反应堆。

在压力容器3的上部区域装有上层内部元件35和加热排管37。上层内部元件35包括控制棒用的垂直导管39和水置換棒用的垂直导管41。加热排管37有一块下部水平支承板43和一块上部水平支承板45，其间有一系列通常为垂直的空心件47。通常为圆截面的空心件47通过焊接被紧固在上部水平支承板45上，并穿过下部水平支承板43。下部水平支承板43和上部水平支承板45通常是圆形的，空心件47大致均匀地安置于其间。支承板43和45受一壳层49的包围。壳层49位于内桶51之内，该内桶也围住上层内部元件35，内桶由凸缘53支承，凸缘53放置在外桶21的凸缘23上。壳层49围绕顶部边缘也有一个凸缘55，它放置在内桶51的凸缘53上。壳层49具有孔道57，它与内桶51中的孔道59相通，孔道59转而与外桶21的孔道61相通，孔道61最终与出口喷嘴17相通。内桶51支承上堆芯板33，沿内桶51设置有水平板63。

堆芯19、上层内部元件35和加热排管37通常同轴地安装在压力容器3内部，而壳层49、内桶51和外桶21通常也同轴地安装在那里。外桶21和耐压壁5之间的环状空间65使入口喷嘴15和堆芯19的下端之间连通。从控制棒来的驱动杆67延伸穿过拱形头中的贯穿适配器69，而后穿过加热排管37的空心件47。驱动杆机构71可以被围在壁73和盖（未图示）之内，壁73焊接在拱形头9的外端75上。冷却剂通过入口喷嘴15进入，向下通过环形空间65流至底壁7，而后向上通过堆芯19和上层内部元件35，进入加热排管37，冷却剂从该处横向流至出口喷嘴17并向外流出。壳层49的孔道57，内桶51的孔道59和外桶21的孔道61之间的结合部，在出口喷嘴17处形成耐压密封，使得冷却剂极少有或没有从环形空间65直接流向出口喷嘴17的分流。

在上述配置中，在拱形头9中存在一个不使用的空间77，一些冷却剂将从加热排管37流入该空间。由于存在这个空间77，就需要通常为两段组件的长驱动轴。因为有一些冷却剂液体通过空间77，所以最好使用管套来保护驱动杆。冷却剂这样流入空间77，也需要在反应堆中使用比不存在这样一个空间所需要的更多的冷却剂。

下面参考图2和图3，图中举例说明了本发明的改进了的深束头81。加热排管37放置在一个改进了的核反应堆82的压力容器3的上部。反应堆82包括上述反应堆1的除了入口喷嘴15和出口喷嘴17以上区域之外的部件，如带有控制棒导管39，水置换棒导管41和水平板63的上层内部元件35，它们都在堆芯（未图示）之上，都支承在外桶21和内桶51中。

加热排管37包括下部水平支承板43、上部水平支承板45、空心件47和外壳层49。如图所示，上部支承板45为密封板83形式，其外缘85放置在耐压壁5的顶部边缘11上，并密封压力容器3的顶部孔道。围绕密封板83的上部边缘有一个包括环形构件87的支承框架，它用螺栓89紧固在耐压外壁5上，螺栓89穿过环形构件87中的孔91和密封板83中的孔93，固定在耐压壁5中，通过螺栓89，使螺帽95将环形构件87紧固在耐压壁5上。

支承框架有多个间隔开的增强构件97，放置在密封板83的顶部，增强构件97延伸跨越密封板，并通过焊接接头99紧固到环形法兰盘87上。密封板83顶上有多个横向交叉构件101延伸跨越密封板83，并通过焊接接头103紧固到增强构件97上，上述多个交叉构件的端部通过焊接接头105也紧固到环形法兰盘87上。

如图中例示，增强构件97和横向交叉构件101可以有一个相对于它们的端部突出的中心部，以增加强度。使用的增强构件97和交叉构件101可以随其厚度和高度而变化，如图4所示，它们分别在每一列驱动杆机构之间和每两行驱动杆机构之间延伸跨越密封板83，或者间距还可宽些。此种增强构件和交叉构件的具体数量应能为特定的反应堆设计所需的密封件提供足够的耐压。例如，对于厚度约6英寸的密封板，可以在每两行驱动杆机构之间使用高度约12～15英寸而厚度约2英寸的增强构件和交叉构件。

可以提供一圈围壁来封闭驱动棒机构71，围壁有垂直的板壁107，垂直板壁107由焊缝109紧固在环形构件87上。如螺栓109之类的紧固机构用来把环形构件87和密封板83紧固在一起，螺栓头放置在密封板83的底面中的凹口113中。因为增强构件97和交叉构件101互相紧固在一起并紧固在环形法兰盘87上，而不是紧固在密封板83上，通过拆卸螺栓111，就很容易使加热排管37分离开。在耐压容器壁5的顶部边缘11和密封板83的凸缘85之间也装了一个圆环115，以在那里形成密封。焊缝117也用来将驱动机构系统密封在密封板83上，并防止其间产生任何泄漏。

密封板83和上部水平支承板45合并成单一部件，有很多优点。消除加热排管上部支承板和传统使用的拱形头之间的空间，使得有可能使用更简单更短的一个部件的驱动棒组件来代替两个部件的驱动组件。同样，不需要液流管套来保护驱动棒，而通常当存在上部空间并有冷却剂流经其间时是需要管套的。准直问题也免去了，因为带空心件的加热排管上部支承板和机构耐压罩是合一的。因为可以使用短的组件，所以免除了长驱动杆组件开动驱动机构时的接头环扣事宜。本发明的结构由于排除了拱形头，能够使用同样长度的机构罩，造成了节约。同样，因为在加热排管上面在传统的上部水平支承板和拱形头之间不存在初始冷却剂的空间，所以反应堆中的初始冷却水量也减少了。

目前的结构改善了反应堆的维修和拆卸。因为加热排管是用螺栓111穿过密封板83紧固在环形构件87上的，所以它可以从压力容器头上拆下，露出反应堆的上层内部元件35，以备维修或检查。同样，因为可以使用短的驱动棒，所以也可以使用较小的上层内部元件贮存腔。

由于免去了通常存在于加热排管和传统的拱形头之间的空间，压力容器3的长度就缩短了，这改善了压力容器3的强度并减少了必要的机械加工。同样，可以使用容积较小的容器来放置反应堆。较短的结构能缩小所需的容积和起重机高度。此外，由于反应堆总长度缩短了，由于能够把围壁的垂直板壁107或内部元件头的封装管套直接焊接到环形结构件上，反应堆的抗地震能力改善了。

Claims (7)

1、一种核反应堆(82)，它包括一个具有耐压外壁(5)的压力容器(3)，一个支承在该容器中的核反应堆堆芯(19)，具有可动地支承在容器中的驱动棒(67)的控制棒，位于该堆芯(19)上引导上述控制棒用的引导机构(39，41)，将控制棒移入和移出堆芯(19)用的驱动棒机构(71)，一层支承在上述引导机构(39，41)上而具有上部水平支承板(45)和下部水平支承板(43)及多个支承在其间而接受上述驱动棒(67)的空心件(47)的加热排管(37)以及至少一个用来从上述容器(3)排出冷却剂的出口喷管(17)，而流入的冷却剂向上经过上述堆芯(19)和上述引导机构(39，41)并进入上述加热排管(37)，液流横向流过加热排管(37)的空心件(47)，通过上述出口喷嘴(17)流出，这种反应堆的特征在于：上述加热排管的上部水平支承板(45)形成一块置于上述压力容器壁(5)上并密封顶部空间的密封板(45)；一个支承框架被放置在上述水平支承板(45)上，而上述密封板紧靠该支承框架，该支承框架包括一个环形法兰盘(87)，邻接放置在上述密封板(83)的上部边缘上，并紧固到上述容器上；多个间隔的增强构件(97)延伸跨越上述密封板(83)并紧固到环形法兰盘(87)上；多个横向交叉构件(101)延伸跨越在上述增强构件(97)上，并紧固到后者上面。

2、一种如权利要求1中所明确说明的核反应堆，其特征在于，上述多个横向交叉构件（101）中至少有一部分也连接到上述环形法兰盘（87）上。

3、一种如权利要求1或2中所明确说明的核反应堆，其特征在于，加热排管（37）的空心件（47）有焊缝（117）焊在上述密封板（83）的空心件（47）周围，以密封这些空心件周围的孔隙。

4、一种如权利要求1至3中任何一项所明确说明的核反应堆，其特征在于，上述密封板（83）和连在一起的加热排管紧固在上述环形法兰盘（87）上。

5、一种如权利要求1至4中任何一项所明确说明的核反应堆，其特征在于，上述支承框架的增强构件（97）和交叉构件（101）具有升高的中心部分。

6、一种如权利要求1至5中任何一项所明确说明的核反应堆，其特征在于，上述加热排管延伸通过上述上部水平支承板（45），从那里向上通过上述支承框架伸出，并具有直接连接到那里的控制棒驱动结构（71）。

7、一种如权利要求1至6中任何一项所明确说明的核反应堆，其特征在于，有一圈围壁置于上述环状构件（87）的上面，该围壁有固定在上述环状构件（87）上的垂直板壁（107）。

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