用于压水反应堆的堆芯内仪表缆线布设的利记博彩app
【专利说明】用于压水反应堆的堆芯内仪表缆线布设
[0001]本申请要求在2012年4月18日提交的美国临时申请第61/625，744号的优先权。在2012年4月18日提交的美国临时申请第61/625，744号的全文以引用的方式并入到本申请的说明书中。
【背景技术】
[0002]下文涉及核反应堆领域、核发电领域、核反应堆仪表领域、核反应堆流体动力设计领域和相关领域。
[0003]在一体式压水反应堆(一体式PWR)型的核反应堆设计中，核反应堆堆芯在压力容器底部处或附近浸没于一次冷却水中。在典型设计中，一次冷却水以过冷液相维持在圆柱形压力容器中，圆柱形压力容器大体上直立安装(即，其圆柱轴线竖直地定向)。中空圆柱形中心立管同心地设置于压力容器内侧。一次冷却水向上流动穿过反应堆堆芯，在反应堆堆芯处，其被加热并且穿过中心立管上升，从中心立管的顶部排放并且反向以向下往回朝向反应堆堆芯流过限定于压力容器与中心立管之间的降液管环形空间。在一体式PWR设计中，至少一个蒸汽发生器位于压力容器内侧，通常位于降液管环形空间中。某些说明性一体式PWR设计描述于Thome等人的在2010年12月16日公开的名为“一体螺旋线圈压水核反应堆(Integral Helical Coil Pressurized Water Nuclear Reactor)，，的美国公开第2010/0316181A1号，其全文以引用的方式并入到本文中；并且描述于Malloy等人的在2012年3月29日公开的名为“小型核反应堆(Compact Nuclear Reactor) ”的美国公开第2012/0076254A1号中，其全文以引用的方式并入到本文中。诸如带有外部蒸汽发生器的PWR设计、沸水反应堆(BWR)等其它轻水核反应堆设计在蒸汽发生器和其它部件的布置上不同，但通常将放射性堆芯定位于圆柱形压力容器底部处或附近以便减小在冷却剂丧失事故(LOCA)中反应堆堆芯暴露于空气的可能性。
[0004]核反应堆堆芯由多个燃料组件构成。每个燃料组件包括多个燃料棒。为燃料组件提供结构支承的格架组件沿着燃料组件的长度竖直间隔开。上端部配件和下端部配件分别在燃料组件的顶部和底部。燃料组件还包括散置于燃料棒中并且焊接到格架组件上的引导管。一组燃料组件形成核反应堆堆芯，核反应堆堆芯容纳于堆芯成型器中。整个堆芯支承于堆芯篮中，堆芯篮可以例如从压力容器的下凸缘悬挂或者以其它方式支承。
[0005]包括中子吸收材料的控制棒被插入到燃料组件的引导管内并且从引导管提升出以控制堆芯反应性。监控堆芯条件(例如，反应堆功率、温度等)的仪表和其附属缆线也可以插入于引导管中的某些引导管内。一般而言，引导管包含控制棒或仪表，但通常并非二者，这归因于空间限制。仪表被称作堆芯内构件，因为它们位于堆芯中。堆芯内构件可以位于燃料组件的中心或边缘处的引导管内侧。将这些仪表定位于反应堆堆芯中或者容器中的其它位置是有挑战性的，因为反应堆容器包含高温和高压水并且堆芯产生高水平辐射。
[0006]在一种方案中，在核反应堆中的仪表使用指套管和引导管，如在1991年9月17日提交的、授予Brown等人的美国专利第5，120，491号中所公开的。包含初始压力的指套管从密封台延伸穿过容器到达引导管内。指套管通常在容器头部或容器底部进入反应堆容器。指套管终止于位于反应堆外侧的密封台，例如，在独立于反应堆隔室的专用隔室中。通过在反应堆堆芯上方或下方布设管，存在从容器贯穿件到内部装载有堆芯内仪表的引导管的(几乎)“直线射程(straight shot)”。然而，如果管从容器底部布设，那么自引导管贯穿件周围的泄露将在反应堆堆芯下方，这对于LOCA补救而言是有问题的。另一方面，从上方布设管可能干扰控制棒驱动件或者其它上内部部件。
[0007]在本文中公开了改进，这些改进提供各种益处，通过阅读下文的描述，这些益处对于本领域技术人员将是显而易见的。
【发明内容】
[0008]根据一方面，一种设备包括:压力容器，其包括上容器、下容器和设置于上容器与下容器之间并且联结上容器和下容器的中凸缘；核反应堆堆芯，其包括一组燃料组件，该组燃料组件包括裂变材料，核反应堆设置于压力容器中；控制棒，其被布置成用于可调整地插入于核反应堆堆芯内以控制核反应堆堆芯；引导框架，其位于反应堆堆芯上方和中凸缘下方，引导框架被布置成引导从反应堆堆芯抽出的控制棒的上部；以及，堆芯内仪表布设管，其从位于中凸缘处的容器贯穿件延伸并且从反应堆堆芯上方进入反应堆堆芯。
[0009]根据另一方面，压力容器包括由凸缘连接件联结的上容器部段和下容器部段。核反应堆堆芯包括一组燃料组件，该组燃料组件包括裂变材料。核反应堆堆芯设置于下容器部段中。侧入容器贯穿件位于压力容器侧部并且穿过下列之一:(i)凸缘连接件的凸缘和(ii)下容器部段。堆芯内仪表布设管从侧入容器贯穿件延伸并且从反应堆堆芯上方进入反应堆堆芯。堆芯内仪表布设管从具有倾斜角Ae的侧入容器贯穿件延伸并且包括90° -Ae向下转弯以从上方进入反应堆堆芯。倾斜角^可以是零，使得布设管从侧入容器贯穿件水平延伸并且包括90°向下管。
[0010]根据另一方面，一种设备包括包括堆芯内仪表布设管，该堆芯内仪表布设管从侧入容器贯穿件延伸并且从反应堆堆芯上方进入反应堆堆芯，堆芯内仪表布设管具有至少60°的弯曲。在某些实施例中，该弯曲为90°。在某些实施例中，堆芯内仪表布设管在侧入容器贯穿件处具有大于0°的倾斜角并且具有小于90°并且大于60°的弯曲，该弯曲有效地用于使堆芯内仪表布设管定向成从反应堆堆芯上方进入反应堆堆芯。
【附图说明】
[0011]本发明可以呈现各种部件和部件的布置，和各种过程操作和过程操作的布置。附图只是出于说明优选实施例的目的并且不应被理解为限制本发明。
[0012]图1示出了小型模块式反应堆的上半部和下半部，其中堆芯内仪表缆线布设和支承元件通过局部剖视下容器而示意性地示出。
[0013]图2以分解图示出了小型模块式反应堆的下半部，其包括堆芯内仪表电缆布设和支承元件。
[0014]图3示出了小型模块式反应堆的下半部的剖视图，其包括堆芯内仪表电缆布设和支承元件。
[0015]图4示出了小型模块式反应堆的下半部的剖视图，其示出了堆芯内布设管的路径。
[0016]图5和图6示意性地示出了在反应堆堆芯的燃料组件中的堆芯内构件的两种合适布置。
[0017]图7至图9示出了堆芯内仪表电缆布设和支承元件的透视图、侧视图和顶视图。
[0018]图10为堆芯内仪表电缆布设和支承元件的替代实施例。
[0019]图11至图15示出了替代实施例的方面，其中，堆芯内仪表布设管从反应堆堆芯上方进入反应堆堆芯。
[0020]图16示意性地示出了堆芯内仪表布设管从具有倾斜角^的侧入容器贯穿件延伸并且包括90° -Ae的向下转弯以进入反应堆堆芯。
【具体实施方式】
[0021 ] 图1示出了一体式反应堆压力容器6，一体式反应堆压力容器6包括上容器8和下容器10。容器部分或部段8、10在操作期间在中凸缘14处联结，但图1示出了从中凸缘/下容器10、14提离的上容器8 (例如，用于补给燃料)，中凸缘/下容器10、14在图1中被示出是独立的。凸缘连接件包括由居间中凸缘14联结的上容器凸缘14U与下容器凸缘14L。替代地，可以省略中凸缘，并且上凸缘14L和下凸缘14U直接联结(即，无中凸缘)以形成凸缘连接件。在一体式反应堆中，容器在共同压力边界中(即在压力容器6中)容纳反应堆堆芯、反应堆堆内构件和蒸汽发生器。图1的一体式反应堆被设计成使得上容器8容纳蒸汽发生器并且可以作为一单元(包括蒸汽发生器)被移除以补给燃料。
[0022]图2示出了容纳于说明性下容器10中的部件:上堆内构件16，其从中凸缘14悬挂；说明性反应堆堆芯18，其由一组燃料组件19构成；堆芯成型器20 ;和堆芯篮22。反应堆堆芯18被示意性地示出，包括仅几个燃料组件19，更通常地，堆芯包括数十燃料组件(例如，在图5至图6的实施例中的69个燃料组件)。上堆内构件16可以包括诸如用于引导控制棒组件的控制棒引导框架、内部控制棒驱动机构(CRDM)、内部反应堆冷却剂泵(RCP)等部件。(在图2中，图示了上堆内构件16，其仅示出了包括吊板和拉杆的结构框架以及在中凸缘14处的一组RCP ;然而，在某些实施例中，可以省略内部RCP，而在外部安装RCP)。
[0023]在反应堆工作期间，由堆芯内仪表来监控反应堆堆芯18，堆芯内仪表从堆芯布设到馈通件，所述馈通件用以将堆芯内缆线从压力容器传出。在反应堆堆芯内，几个引导管用于堆芯内仪表(在堆芯内的其余引导管用于接纳控制棒)。在反应堆堆芯18外侧，布设管将缆线从反应堆堆芯至少传送到馈通件，该馈通件穿过压力容器的壁。应当指出的是术语“引导管”有时在本领域中不仅用于指反应堆堆芯中的引导管，而且也用于指用作位于反应堆堆芯外侧的缆线管道的管件。对于本公开而言，为了避免混淆，在堆芯外侧容纳堆芯内缆线的管件被称作“布设管”。术语“引导管”用于指作为反应堆堆芯的部分的引导管。堆芯内仪表缆线可以是矿物绝缘缆线(MI缆线)并且/或者可以包括覆盖电导体的指套管。在任一情况下，布设管为堆芯内缆线提供支承，防止流致振动损坏缆线。
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