[發明專利]用于壓水反應堆的堆芯內儀表纜線布設和支承元件

無效

• 申請號: 201380028872.2
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN104584136A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: A·C·惠藤;M·J·愛德華茲
• 申請（專利權）人: 巴布科克和威爾科克斯M能量股份有限公司
• 主分類號: G21C13/024
• 分類號: G21C13/024
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 丁曉峰

本申請要求保護在2012年4月17日提交的美國臨時申請No.61/625,387的權益。在2012年4月17日提交的美國臨時申請No.61/625,387以全文引用的方式并入到本申請的說明書中。

簡要概述

下文涉及核反應堆技術、核發電技術、核反應堆儀表技術、核反應堆流體力學設計技術和相關技術。

在一體式壓水反應堆(一體式PWR)型核反應堆設計中，核反應堆堆芯在壓力容器底部處或附近浸沒于主冷卻劑中。在典型設計中，主冷卻劑在圓柱形壓力容器中維持在過冷液相，圓柱形壓力容器大體上直立安裝(即，其圓柱軸線豎直地定向)。中空圓柱形中心立管同心安置于壓力容器內側。主冷卻劑向上流動穿過反應堆堆芯，在反應堆堆芯處，其被加熱并且穿過中心立管上升，從中心立管的頂部排放并且反向以向下往回朝向反應堆堆芯通過限定于壓力容器與中心立管之間的降液管環形空間流動。在一體式PWR設計中，至少一個蒸汽發生器位于壓力容器內側，通常在降液管環形空間中。某些說明性一體式PWR設計描述于Thome等人，“Integral?Helical?Coil?Pressurized?Water?Nuclear?Reactor”，在2010年12月16日公開的美國公開No.2010/0316181A1(其以全文引用的方式并入到本文中)中。其它輕水核反應堆設計諸如帶有外部蒸汽發生器的PWR設計，沸水反應堆(BWR)等，改變蒸汽發生器和其它部件的布置，但通常將放射性堆芯定位于圓柱形壓力容器底部處或附近以便減小在冷卻劑流失事故(LOCA)中反應堆堆芯的空氣暴露可能性。

核反應堆堆芯由多個燃料組件構成。每個燃料組件包括多個燃料棒。格架組件沿著燃料組件的長度豎直間隔開，格架組件向燃料棒提供結構支承。上端部配件和下端部配件分別在燃料組件的頂部和底部。燃料組件還包括散布于燃料棒中并且焊接到格架組件上的引導管。燃料組件陣列形成核反應堆堆芯，核反應堆堆芯容納于堆芯成型器中。整個堆芯支承于堆芯籃中，堆芯籃可以例如從壓力容器的下凸緣懸掛或者以其它方式支承。

包括中子吸收材料的控制棒被插入到燃料組件的引導管內并且從引導管提出以控制堆芯反應性。監視堆芯條件(例如,反應堆功率、溫度等)的儀表和其附屬纜線也可以插入于引導管中的某些引導管內。一般而言，引導管容納控制棒或儀表，但通常并非二者，這歸因于空間限制。儀表被稱作堆芯內構件，因為它們位于堆芯中。堆芯內構件可以在燃料組件的中心或邊緣處位于引導管內側。將這些儀表定位于反應堆堆芯中或者容器中的其它位置是有挑戰性的，因為反應堆容器包含高溫和高壓水并且堆芯產生高水平輻射。

在一種方案中，在核反應堆中的儀表使用指套管和引導管，如在1991年9月17日提交的Brown等人美國專利No.5,120,491中所公開。包含主壓力的指套管從密封臺延伸穿過容器到引導管內。指套管通常在容器頭部或容器底部進入反應堆容器。指套管止于位于反應堆外側的密封臺，例如，在單獨于反應堆隔室的專用隔室中。通過在反應堆堆芯上方或下方布設管，存在從容器貫穿件到其中加載堆芯內儀表的引導管內的(幾乎)“直射程(straight?shot)”。然而，如果管從容器底部布設，自引導管貫穿件周圍的泄漏將在反應堆堆芯下方，這對于LOCA補救而言是有問題的。另一方面，從上方布設管可能干擾控制棒驅動件或者另一上內部部件。

在本文中公開了改進，這些改進提供各種益處，通過閱讀下文的描述，這些益處對于本領域技術人員顯而易見。

發明內容

根據一方面，一種設備包括：壓力容器；核反應堆堆芯，其包括安置于壓力容器中的裂變材料；堆芯籃，其安置于壓力容器中并且容納核反應堆堆芯；堆芯內儀表，其安置于核反應堆堆芯的引導管中并且具有從核反應堆堆芯底部伸出并且做出180°轉彎的纜線；以及，底部支承元件，其附連到堆芯籃的底部并且限定或包括布設管，布設管將堆芯內儀表的纜線通過180°轉彎布設。

根據另一方面，一種設備包括：結合前一段的設備執行的方法，包括：縮回纜線以將堆芯內儀表從核反應堆堆芯的引導管移出并且進入到底部支承元件的布設管內；對設備執行維護，包括利用不同的引導管替換引導管；以及，再插入纜線以將堆芯內儀表從底部支承元件的布設管移出到不同的引導管內。

根據另一方面，一種設備包括：壓力容器；核反應堆堆芯，其包括安置于壓力容器中的裂變材料；堆芯籃，其安置于壓力容器中并且容納核反應堆堆芯；堆芯內儀表，其安置于核反應堆堆芯的引導管中并且具有纜線，纜線從核反應堆堆芯伸出，做出180°轉彎，并且在180°轉彎之后向上延伸到位于核反應堆堆芯上方和壓力容器頂部下方的容器貫穿件。