TW392177B - Reactor shroud - Google Patents

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A7 A7 好浐部中JA"sv-/;Jh 消於合竹.^印*,!": B7 五、發明説明（1) 政府權力聲明 美國政府與Advanced Reactor公司按照美國能源部所授 與第DE-FC02-92NE34267號合約擁有本發明的權利。 發明領域 本發明一般相關於核反應器及，更特定於介於相鄰的核 反應器覆緣的圓柱段之間的核反應器爐心覆緣接頭。 發明背景 沸水式核反應器通常包含一定位在一圓柱形，不鏽鋼覆 緣中的原子能爐心。特別的，爐心的中心軸實質上與覆緣 的中心抽是同軸的，而此覆緣是兩端開口的，這樣水便可 以流經覆緣的較低邊緣，並從覆緣的較高邊緣流出。此覆 緣限制於爐心原子能包覆的側面移動。 此覆綠，因其大尺寸，是由複數個焊接在一起的不鏽鋼 圓柱形段而形成的。特別的是，相鄰覆緣段的個別邊緣係 由周圍式的焊接來結合的。此焊接的接頭支援所有反應器 操作的模式相關之垂直及侧面的負荷。 然而’此覆緣焊接增加了覆緣物質的敏感之有害效應， 如習知的内部顆粒壓力腐蝕裂解（IGSCC )。一旦在覆緣焊 接中觀察到的IGSCC開始事件，期望能快速而輕易地提供 另種機械來支援覆緣焊接.初始所支援的垂直與侧面負 荷。另外’期望這樣的機械支援有足夠長的壽命以便反應 器了以在全部的设計哥命實現它。此外，這樣的機械支援 在坪接壽命的期間内檢測到IGSCC的開始之前，如果有的 話’不應妨礙覆緣焊接的檢查。 4- (请先閱讀背面之注意事項再填寫本f ) - *-'° 本紙張尺度適> - 卞 1·'· - ·" 祕 Μ 公 A7 B7 五、發明说明（2) 發明概要 由核反應器之覆緣所達成的這些及其它目的，在一具體 實例中，包含第一與第二覆緣段，而每個覆緣段包含一實 質的圓柱形主體，第一邊緣與第二邊緣。每個覆緣之第一 邊緣的半徑爲Rmc而實質的圓柱形主體的半徑爲Rn。半 徑Rmc大於半徑R η。 對於每個覆緣段，凸緣定位在覆緣段的第一邊緣上。此 凸緣其中具有複數個螺栓開口以及複數個扇形區域。每個 覆緣段的凸緣位在主體及第一邊緣之間的界面上，而此凸 緣具有上表面及下表面。此下凸緣表面有一表面長度Bi 而第一覆緣段的上凸緣表面則有一表面長度Β2。上凸緣 表面長度Β 2大於下凸緣表面的β 1。從此段邊緣壁的中線 到凸緣中螺栓開口的最近邊緣之槓样手臂距離Ε被加最小 化以降低此段邊緣中的彎曲力矩（Μ1)。同樣的，邊緣壁 的厚度爲C1而主體部份的壁厚度爲C2。壁厚度C2大於壁 厚度C 1。 第一覆緣段的第一邊緣焊接到第二覆緣段，而至少第一 覆緣段凸緣中的某些螺栓開口對齊到第二覆緣段凸緣中的 個別i累栓開口。第一覆緣段凸緣與第二覆緣段凸緣之間的 距離"A"可以讓焊接的檢查用習知的設備及技術來做。 在反應器壽命的期間，因爲第一覆緣段凸緣與第二覆緣 段凸緣之間的距離A可以對覆緣段間之周園的焊接做檢 查’這樣的焊接可輕易的利用習知的設備及技術，例如超 音波測試（UT )來做檢查。 -5- 本紙張尺料 ( CNS ) A4^m ( 210X297^ )' {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 A7 ___________________________B7 五、發明説明（3 ) " ' ^ —旦在坪接中檢測到IGSCC的開始事件，則執行下面的 動作。特別的，螺栓經由第一覆緣段凸緣中的螺栓開口以 由對齊的第二覆緣段凸緣中的螺栓開口插入。在一畀 =Λ例中，每個螺栓有一柄狀段及第一與第二螺紋邊緣 叙柄狀段的直徑爲D 1而每個螺紋邊緣段的直徑爲D 2。 直& D 1小於直挺d 2。螺帽以螺紋方式地嚙合在螺紋邊緣 段並對個別的凸緣鎖緊。 會在之後做更詳盡的説明，上述的覆緣段建構以及螺栓 私覆緣段中之彎曲壓力最小化並滿足所需要的壓力基準。 再者’此凸緣益不會干擾反應器中原有的硬體。並相信這 樣的建構有足夠長的壽命，這樣反應器便可以實現完整的 設計壽命。 圖示的簡短説明 圖1 Α爲包含螺栓開口之覆緣的焊接圖柱形段的橫切面 觀點’而圖1 B爲根據本發明之一具體實例之螺栓的上方 觀點。 圖2爲透過在圖〗中顯示之覆緣部份的橫切面觀點。 圖3爲在圖1中所顯示覆緣凸緣之一段的上視觀點。 符號對照説明 10 覆緣 18 弟一邊緣 12 第一圓柱形覆緣段 2 0 凸緣 14 弟一圓柱形覆緣段 22 螺检開口 16 主體 24 焊接 -6 - 本紙張尺度適州中國國家樣準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） -- t请先閱讀背面之法意事項存填艿本頁) -δ A7 ______ __B7 五、發明説明（4) 2 6 偏移 3 4 柄狀段 2 8 第一凸緣表面 3 6 第一螺紋邊緣段 3 0 第二凸緣表面 3 8 第二螺紋邊緣段 3 2 螺栓 40 螺帽 圖示的詳細説明 圖1A爲包含第一及第二圓柱形覆緣段12及14的邊緣10 的橫切面觀點。每個覆緣段1 2及1 4包含實質上爲圓柱形 的主體16 ’其有第一邊緣18及第二邊緣（未顯示）。在一 具體實例中，每一段12及14的第二邊緣與第一邊緣18是 一樣的。對於每個覆緣段1 2及1 4，凸緣2 0位在第一邊緣 1 8上。此凸緣其中具有複數個螺栓開口，而凸緣2 〇其中 有複數個螺栓開口。第一覆緣段1 2焊接到第二覆緣段 1 4，而且至少某些在第一覆緣段凸緣2 〇中的螺栓開口 2 2 對齊著第二覆緣段凸緣2 0的個別螺栓開口 2 2。第一覆緣 段凸緣2 0與第二覆緣段凸緣2 0之間的距離A可以讓焊接 2 4的檢查利用習知的設備及技術來做。每個覆緣段丨2及 1 4的第一邊緣1 8的半徑爲Rmc而主體16的半徑爲Rn。半 徑Rmc大於半徑R η。 凸緣2 0係位在主體1 6與邊緣1 8間的界面2 6之上。凸緣 20有第一表面28以及第二表面30。第二凸緣表面3〇有_ 表面長度Β1而第一凸緣表面28則有表面長度Β2。第―凸 緣表面長度Β2大於第二凸緣表面長度Β1。從邊緣壁18的 中線到螺栓開口 2 2的最近邊緣之槓桿手臂距離Ε被加最小 本紙張尺度適;丨]中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） n^i ^im n ml nn i pnn m 1 / 、-e (誚先閲讀背面之注意事項再填宵本頁) A7 B7 五、發明説明（5) 化以降低邊緣1 8中的彎曲力矩（M丨）。同樣的，邊緣1 8的 壁厚度爲C1而主體16的壁厚度爲C2。壁厚度C2大於壁 厚度C 1。 如上面所解釋的’第一覆緣段1 2焊接到第二覆緣段 1 6。在反應器壽命的期間，因爲第—覆緣段凸緣2 〇與第 二覆緣段凸緣2 0之間的距離a可以對覆緣段1 2及1 4間之 周圍的焊接2 4做檢查，焊接2 4可輕易的利用習知的設備 及技術來檢查。 圖1 B爲根據本發明之一具體實例之螺栓的上方觀點。 特別的’螺栓3 2有一柄狀段3 i及第一與第二螺紋邊緣段 3 ό及3 8 〇柄狀段3 4的直徑爲D 1而螺紋邊緣段3 ό及3 8的 直徑爲D 2。直徑D 1小於直徑D 2。螺帽4 0如顯示的以螺 紋方式地嚙合在螺紋邊緣段3 6及3 8。 一旦在焊接2 4中檢測到IGSCC的開始事件，則螺栓3 2 經由第一覆緣段凸緣2 0中的螺栓開口 2 2以及經由對齊的 第二覆緣段凸緣2 0中的螺栓開口 2 2插入。螺帽4 〇以螺紋 方式地嚙合在螺紋邊緣段3 6及3 8並對個別的凸緣2 〇鎖 緊。 圖2爲透過在圖ία中顯示之覆緣段12部分的橫切面觀 點。一旦螺栓3 2安裝到開口 2 2中並對凸緣2 0鎖緊，一預 載力F i引起在覆緣段！ 2中的反作用力R i以及反作用.寶曲 力矩Μ 1及Μ 2。爲了將覆緣段中的彎曲壓力降到最低，可 藉由將槓桿手臂距離Ε (圖1 A )最小化來將邊緣！ 8中的彎 曲力矩Ml最小化。因爲力矩M1爲預載力以及槓捍手臂 -8- 本紙依尺度適國家標準（CNS〉A4規格（210X 297公釐） " - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •—装 訂 A7 R7 —-. — 1 ’_· 111·- "* *_ 五、發明説明（6) 距離E的函數’降低槓捍手臂距離e便可將彎曲力矩M1及 邊緣1 8中的彎曲壓力最小化。距離Ε的最小化受限於螺栓 3 2與覆緣段1 2之間的間陈。 另外’如上面所解釋的，半徑Rlnc大於半徑r η。此增加 的半徑Rmc會產生偏移26 ’而不證自明的表面長度Β2比 表面長度B1 (圖1A)爲大。較大的長度B2可以用較大的 塾圈來連接螺栓32，這使得預載力Fi分布得更接近邊緣 1 8的中間平面。同樣的，因爲厚度c 2大於標稱的覆緣厚 度C 1，覆緣寶曲壓力被最小化。再者，關於螺栓3 2，因 爲柄狀段3 4的直徑D 1小於螺紋段3 6及3 8的直徑D 2，在 螺紋段3 6及3 8中的彎曲壓力因著柄狀段3 4中增加的彈性 而降低。螺紋段這3 6及3 8中彎曲壓力的降低改善了螺栓 32的疲勞阻抗，因爲相當高的疲勞壓力集中因素與螺栓 螺紋3 6及3 8結合在一起。以更普遍的說法，這種建構的 螺栓重新分布此彎曲壓力到柄狀區域34，其中疲勞壓力 集中因素相當的低。 圖3爲在圖1中所顯示覆緣段1 2的18 0。切割的上視觀 點。爲了預防凸緣2 0干擾原有的反應器内部元件，凸緣 20包含扇形區域42。 覆緣段1 2及1 4可以用在許多不同的反應器中，包含在 通用電氣公司的先進沸水式核反應器中。另外更普遍的， 覆緣段1 2及1 4的建構可以用在任何其中有兩個圓柱以類 似方式接合在一起的應用中。 上述的覆緣段1 2及1 4與螺栓3 2將彎曲壓力最小化並滿 -9- 本紙张尺度制巾關家财.（CNS ) A4規格（21GX297公趁）

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁J -¾.

-、1T

Claims (1)

1. ABCD S92177 六、申請專利範圍 i 一種位於核反應器的反應器壓力容器中之覆緣 (iO) ’用於限制燃料束側面移動，該覆緣（1〇)包 含： 一第一覆緣段（12 )，其包含一外直徑小於反應器壓 力容器内直徑之大致圓柱形主體（16)，並包含第— 邊緣（18)及第二邊緣，以及位在該主體第一邊緣（18) 上之一凸緣（20 )’該凸緣（2〇 )内具有複數個螺栓開 口（22);及 一第二覆緣段（14 )，包含一外直徑小於反應器壓力 容器内直徑之大致圓柱形主體（16)，並包含第一邊 緣（IS)及第二邊緣，以及位在該主體第一邊緣（18) 上之一凸緣（20 )，該凸緣（20 )中具有複數個螺栓開 口（22) 〇 2. 根據申請專利範圍第1項之覆緣（1〇 )，其中該第一覆 緣段凸緣（20)中包含複數個扇形區域（42)。 3. 根據申請專利範圍第1項之覆緣（1〇 )，其中該第一覆 緣段主體（16)還包含一中體部份，該第一覆緣段主 體第一邊緣（18)之半徑Rmc係由容器之中線量到該主 體第一邊緣（18 )壁中心，而該第一覆緣段中體部份 之半徑R η係由容器之中線量到該中體部份壁中心， 該半徑Rmc大於該半徑Rn。 4·根據申請專利範圍第3項之覆緣（1〇 )，其中該第一覆 緣段凸緣（20 )位在該中體部偷與第一邊緣（18 )間之 —界面（26)上，該第一覆緣段凸緣（20)具有第一表 -11 - ( CNS ) A4AWS- ( 210X297^ ) ---：--r----¾------、訂------泉-- (請先閲讀背面之注意事項再f本頁) 經濟部十央標準局負工消費合作社印袈 ABCD 392177 六、申請專利範圍 面（28 )及第二表面（30 )，該第一覆緣段凸緣（20 )之 該第二表面（30)具有一表面長度B1，而該第一覆緣 段凸緣（20)之該第一表面（28)具有一表面長度B2， 該表面長度B2大於該表面長度B1 ° 5. 根據申請專利範圍第1項之覆緣（10)，其中該第一覆 緣段主體（16)之一部份具有一壁厚度C 1，而該第一 覆緣段主體（16)之另一部份具有一壁厚度C2 ’該壁 厚度C2大於壁厚度Cl a 6. 根據申請專利範圍第1項之覆緣（1〇 )，其中該第二覆 緣段凸緣（2 0 )包含複數個扇形區域（4 2 )，該第二覆 緣段主體（1 6 )還包含一中體部份，該第二覆緣段第 一邊緣（1 8 )之半徑Rmc係由容器之中線量到該主體 第一邊緣（1 8 )壁中心，而該第二覆緣段中體部份之 半徑R η係由容器之中線量到該中體部份壁中心，該 半徑Rmc大於該半徑Rn，該第二覆緣段凸緣（20)位 在該中體部份與第一邊緣（18 )間之一界高(26 )上， 該第二覆緣段凸緣（20 )具有第一表面（28 )及第二表 面（30)，該第二覆緣段凸緣（20)之該第二表面（30) 具有一表面長度B1，而該第二覆緣段凸緣（20)之該 第一表面（28)具有一表面長度B2，該表面長度B2大 於該表云長度B 1，該第二覆緣段主體（16 )之一部份 具有一壁厚度C1，而該第二覆緣段主體（16)之另一 部份具有一壁厚度C2，該壁厚度C2大於壁厚度 C 1。 -12- 本紙張尺度適用_國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公瘦） ：-----^— (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 、1Τ .泉_ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 392177 Bc! -___ D8 六、申請專利範圍 -7_根據申請專利範圍第1項之覆緣（10)，其中在.該第一 覆緣段凸緣（20)中至少一些該螺栓開口（22)對齊該 第一覆緣段凸緣（20 )之個別該螺检開口（ 22 )。 8. 根據申請專利範圍第1項之覆緣（1〇 )，其中該第—覆 緣段（12)焊接到該第二覆緣段（Μ)，而該第_覆緣 凸緣（2 0 )與該第二覆緣段凸緣（2 0 )之間距離a可供該 焊接（24)做檢查。 9. 根據申請專利範園第！項之覆緣（10 )，其中從緊臨該 第一覆緣段主體第一邊緣（18 )之該第一覆緣段主體 (16 )邊緣部份壁的中線到第一覆緣段凸緣（2〇 )中至 少一螺栓開口的最近邊緣之槓桿手臂距離E係選擇用 於降低該第一覆緣段主體邊緣部份中之弯曲力矩 (Ml)。 10. 根據申請專利範圍弟1項之覆緣（1 〇 )，另包含_螺栓 (32 )’其穿過第一覆緣段凸緣（20 )中之螺栓開口（ 22 ) 以及該第二覆緣段凸緣（20 )中之螺拾開口（ 22 )，該 螺栓（32 )包含一柄狀段（34 )及螺紋邊緣段（3 6及 3 8)» ---.------装—— (请先閲讀背面之注意事項寫本頁) 、1T Λ , 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）