[發明專利]微粒去除系統

有效

• 申請號: 201280068222.6
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN104081466B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 小R·D·瓦蘭;D·阿格列斯;M·J·利特爾
• 申請（專利權）人: 控制工程學公司
• 主分類號: G21C19/30
• 分類號: G21C19/30
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 蔣旭榮

技術領域

本發明涉及提高核反應堆的安全性、可靠性和性能。更具體地說，本發明涉及一種用于通過除去雜質而提高輕水反應堆的主系統中的狀態的方法和裝置，否則該雜質可能在反應堆芯中活動，并沉積在主回路內的表面上，從而導致部件退化和增加劑量率。本發明可用于增壓水反應堆(PWR)和沸水反應堆(BWR)。

背景技術

PWR核動力反應堆使用在反應堆冷卻劑系統(RCS)中的再循環過冷水來除去由在芯中的裂變產生的能量。再循環水在壓力下向上流過芯，然后流向一個或多個蒸汽發生器的“第一側”，其中，能量通過蒸汽發生器管而傳遞給蒸汽發生器的第二側，在該第二側中，水沸騰，以便產生飽和或過熱蒸汽。在蒸汽發生器中產生的大部分蒸汽引向渦輪發電機，以便產生電。一些蒸汽用于重新加熱在第二循環中的蒸汽、驅動蒸汽渦輪驅動的泵、或者使得供給蒸汽發生器的給水預熱。在一些設備中，蒸汽可以用于其它目的，例如海水淡化。

BWR核動力反應堆使用再循環水來除去由在芯中的裂變產生的能量，但是與PWR中不同，在反應堆的芯中產生池沸騰。為了保持有利的熱傳遞和控制在BWR中的裂變處理，一個或多個再循環環路用于迫使液體水向上通過芯循環。有利的狀態包括：(1)在通過再循環產生的更高速度下提高對流和沸騰熱流；以及(2)更高的液體水部分，這增加了中子的減速。在芯中產生的蒸汽與在芯中產生的再循環蒸汽-水混合物分離，并引向渦輪發電機(以便產生電)、第二循環蒸汽再熱器、蒸汽渦輪驅動的泵或者給水加熱器(以便預熱再循環的給水)。與蒸汽一起離開芯的液相水與蒸汽分離，并通過再循環泵而泵送回芯的下端中。再循環泵可以是馬達驅動的離心泵或者噴射泵和離心泵的組合。

核動力反應堆通過裂變材料(例如U-235或Pu-239)的裂變而在它們的芯中產生熱量。芯也可以包含可變成裂變物質的材料，例如Th-233，它能夠通過在芯中的輻射而轉變成可裂變的物質。在PWR或BWR中的裂變材料的濃度通常濃縮成超過在自然中發現的濃度。通常濃縮至2至20％，但是它可以高得多。燃料的平衡通常自然產生非裂變材料(例如U-238)。在輕水反應堆中，由裂變處理產生的中子通過水來“減速”。減速減少了中子的能量，并使得它們更可能促進燃料的合適裂變鏈反應。

在大部分反應堆中，燃料的化學組分形式是固體氧化鈾或者是氧化鈾和氧化钚的混合物，但是可以使用的其它形式包括鈾或钚的固體金屬合金。通常，氧化物燃料形成柱形芯塊，這些柱形芯塊在“覆層”內堆垛成燃料棒，并進一步分組成燃料棒組件。大部分覆層由鋯合金制造，因為鋯對中子的透明性(稱為低中子截面)以及鋯合金的良好抗腐蝕性。普通的PWR可以包含大約200個燃料組件，各燃料組件包含大約250個燃料棒(或銷)，該燃料棒的長度為3至5米。普通的BWR可以包含600至800個燃料組件，各燃料組件通常包含60至100個燃料棒(或銷)，該燃料棒的長度為3至4米。BWR燃料通常還容納于可拆卸的“槽道”內，該槽道是細長的正方形管。槽道的主要目的是防止水和蒸汽在組件之間交叉流動，這進一步用于保證有利的熱液壓、熱傳遞和裂變處理控制。在PWR中，并不避免水在組件之間的交叉流動；因此，燃料棒并不置于槽道中，而是分配成敞開的正方形或三角形節距組。

附圖說明

圖1是PWR主冷卻劑環路的實施例的示意圖；

圖2是反應堆容器芯的實施例的平面圖，該反應堆容器芯包括在圓形封套內的燃料組件；

圖3是微粒去除裝置實施例的示意平面圖；

圖4是具有單個過濾區域的微粒去除裝置的實施例的正視圖；

圖5是具有在過濾區域中分離的多個區域的微粒去除裝置的實施例的正視圖。

圖6是具有在過濾區域中分離的多個區域的微粒去除裝置的實施例的正視圖。

圖7是微粒去除裝置的實施例的正視圖，表示了穿過該裝置的旁路流動通路；

圖8是微粒去除裝置的實施例的示意平面圖，該微粒去除裝置除了過濾區域之外還包括多個燃料棒；

圖9是微粒去除裝置的實施例的正視圖，其中，過濾元件只包括裝置的總長度的一部分；以及

圖10是表示在12至18個月的普通工作周期中微粒在芯中(雜質)的理論積累與根據本發明實施例的微粒去除的效率的曲線圖。

具體實施方式