[發(fā)明專利]反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)管道溫度分布測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780016166.4
• 申請(qǐng)日: 2017-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN108780668B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·V·卡瓦哈爾;M·D·海貝爾;N·G·阿利亞;M·M·瓦爾特;R·W·弗拉曼;M·A·詹姆斯;D·M·蘇梅戈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西屋電氣有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G21C17/022
• 分類號(hào): G21C17/022;G21C15/18;G21C1/08
• 代理公司: 中國貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 姜雪梅

本發(fā)明公開了一種通過測(cè)量聲音時(shí)間延遲的速度來測(cè)量流過熱管段或冷管段的反應(yīng)堆冷卻劑的溫度分布的系統(tǒng)。該構(gòu)思使用基于真空微電子技術(shù)的輻射硬化和耐溫超聲波信號(hào)驅(qū)動(dòng)器。該系統(tǒng)采用通過水傳播的超聲波信號(hào)，并且依賴于聲速隨著水的密度和溫度變化而變化的特性。因此，測(cè)量的聲音在水中的速度差可以與水的溫度變化直接相關(guān)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明整體涉及輕水核反應(yīng)堆，尤其涉及一種用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)管道內(nèi)反應(yīng)堆冷卻劑的溫度的儀表系統(tǒng)。

背景技術(shù)

用處于壓力下的水進(jìn)行冷卻的核反應(yīng)堆發(fā)電系統(tǒng)的一次側(cè)包括閉合回路，該閉合回路被隔離并且與二次側(cè)處于熱交換關(guān)系，以產(chǎn)生有用能量。一次側(cè)包括：反應(yīng)堆容器，所述反應(yīng)堆容器包封堆芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該堆芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)支撐包含裂變材料的多個(gè)燃料組件；熱交換蒸汽發(fā)生器內(nèi)的一次回路；加壓器的內(nèi)部容積；用于循環(huán)加壓水的泵和管道；所述管道將每個(gè)蒸汽發(fā)生器和泵獨(dú)立地連接到反應(yīng)堆容器。包括蒸汽發(fā)生器、泵和連接到容器的管道系統(tǒng)的一次側(cè)的各部件形成一次側(cè)的回路。

為了說明的目的，圖1示出了簡(jiǎn)化的核反應(yīng)堆一次系統(tǒng)，其包括大體圓柱形的反應(yīng)堆壓力容器10，所述反應(yīng)堆壓力容器10具有封閉頭12(也在圖2中示出)，所述封閉頭12包封核堆芯14。液體反應(yīng)堆冷卻劑(諸如水)通過泵16被泵送通過反應(yīng)堆冷卻劑回路管道20的冷管段23至堆芯14而進(jìn)入到容器10中，在所述堆芯14處，熱能被吸收，并且熱能被排放到熱交換器18，所述熱交換器18通常被稱為蒸汽發(fā)生器，在所述蒸汽發(fā)生器中熱量被傳遞到應(yīng)用回路(未示出)(諸如蒸汽驅(qū)動(dòng)的渦輪發(fā)電機(jī))。然后，反應(yīng)堆冷卻劑返回到泵16，從而完成一次回路。通常，多個(gè)上述回路通過反應(yīng)堆冷卻劑管道20連接到單個(gè)反應(yīng)堆容器10。這些回路中的至少一條通常包括通過充液管路21連接到反應(yīng)堆冷卻劑回路管道20的熱管段25的加壓器19。

在圖2中更詳細(xì)地示出了示例性反應(yīng)堆設(shè)計(jì)。除了由平行的豎直且共同延伸的燃料組件22組成的多個(gè)堆芯14之外，為了本說明書的目的，另一個(gè)容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以被分成下內(nèi)部構(gòu)件24和上內(nèi)部構(gòu)件26。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，下內(nèi)部構(gòu)件的功能是支撐、對(duì)齊和引導(dǎo)堆芯部件和儀器以及引導(dǎo)容器內(nèi)的流動(dòng)。上內(nèi)部構(gòu)件限制或提供燃料組件22的輔助約束(為了簡(jiǎn)化，在該圖中僅示出其中兩個(gè))以及支撐和引導(dǎo)儀器和部件(諸如控制桿28)。在如圖2所示的示例性反應(yīng)堆中，冷卻劑通過一個(gè)或多個(gè)入口噴嘴30進(jìn)入反應(yīng)堆容器10，向下流過容器和堆芯筒32之間的環(huán)形空間，在下氣腔34中轉(zhuǎn)向180度，向上通過下支撐板37和下堆芯板36且穿過并圍繞燃料組件，燃料組件22安放在下堆芯板上。在一些設(shè)計(jì)中，下支撐板37和下堆芯板36由與下支撐板37處于相同高度處的單結(jié)構(gòu)式的下堆芯支撐板替代。流過堆芯14和周圍區(qū)域38的冷卻劑通常以每秒大約20英尺的速度為大約400,000加侖/分鐘這么大。由此產(chǎn)生的壓力下降和摩擦力傾向于使燃料組件上升，這種運(yùn)動(dòng)由上內(nèi)部構(gòu)件26限制，所述上內(nèi)部構(gòu)件26包括圓形上堆芯板40。離開堆芯14的冷卻劑沿著上堆芯板40的下側(cè)流動(dòng)并且向上流動(dòng)通過多個(gè)穿孔42。然后，冷卻劑向上和徑向流動(dòng)到一個(gè)或多個(gè)出口噴嘴44。

上內(nèi)部構(gòu)件26可以由容器10或容器頭部12支撐并且包括上支撐組件46。主要通過多個(gè)支撐柱48在上支撐組件46和上堆芯板40之間傳遞負(fù)載。支撐柱在選定的燃料組件22和上堆芯板40中的穿孔42上方對(duì)齊。

可直線移動(dòng)的控制桿28通常包括驅(qū)動(dòng)桿50以及包括中子毒桿28的星形組件52，所述中子毒桿28通過控制桿引導(dǎo)管54被引導(dǎo)穿過上內(nèi)部構(gòu)件26并進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)的燃料組件22中。引導(dǎo)管被固定地連接到上支撐組件46并連接到上堆芯板40的頂部。通過在堆芯內(nèi)的燃料組件內(nèi)將中子毒桿插入到導(dǎo)向套管內(nèi)以及從導(dǎo)向套管內(nèi)取出中子毒桿，控制桿調(diào)節(jié)堆芯內(nèi)核反應(yīng)的程度。溶解在反應(yīng)堆冷卻水中的硼也用來控制核反應(yīng)，并且實(shí)現(xiàn)較之控制桿反應(yīng)性更加漸進(jìn)的變化。通過改變反應(yīng)性，反應(yīng)堆操作者可以改變堆芯內(nèi)冷卻劑的溫度。