用于加压水反应堆的整体的头部装备、头部区电缆托架和发射体屏障

摘要

为了减少移开通常设在反应堆压力容器(100)上面的多种设备,并为了重新添加燃料或进行定期的维修所需要的起重次数,把控制杆件驱动机构(112)完全封闭在圆柱形的外壳(106)中,此外壳装接到压力容器的头部上。用一个盖帽状的件(116)把圆柱形的外壳(106)的顶部封闭起来,该盖帽件同时用作发射体屏障和头部区电缆托架(116a)。发射体屏障(116)、圆柱形外壳(106)、控制杆驱动机构(112)和压力容器的头部(110)被连接起来,形成一个整体的单元,可以在一次单一的起重中把它移开。把电缆托架(130)可作枢轴转动地支承在建筑物的壁上,把建筑物与头部区电缆托架之间的间隙桥接起来,并建立与控制件驱动机构电缆(128)的连接。在起重的过程中,使控制件驱动机构电缆(128)脱开连接,并使可作枢轴转动的桥式托架(130)转动,离开起重路径。在正常操作的过程中,圆柱形外壳(106)引导冷却空气流在控制杆驱动机构(112)上流动。

说明书

本发明的背景

本发明的领域

一般说来，本发明涉及加压水反应堆。更具体地说，本发明涉及用于加压水反应堆的一种结构设置，它降低了为了重新添加燃料和/或进行定期的维修必须由反应堆压力容器的上方单个地移开的结构部件的数目。

相关技术的描述

为了对加压水反应堆重新添加燃料，在移开反应堆的上部内部结构(上部引导结构)之前，必须移开直接位于反应堆容器上面的多种装备件和反应堆容器外壳的头部。在目前提出的设计中，这种设备的移开需要多种结构的多次起重。在可以把反应堆容器外壳头部本身移开之前，必须移开发射体屏障、控制件驱动机构电缆、装接到头部区的其它电缆、用于这些电缆的支承结构、用来引导空气流以冷却控制件驱动机构(CEDMS)的管道以及在反应堆容器法兰上的热绝缘装置。

在头部区的设计中其它的重要的考虑如下。该结构必须把与安全有关的电缆分开装进通道中，并把与安全有关的电缆和与安全无关的电缆分开，为的是防止由于火灾或电气短路对多个通道的破坏。必须设置维修头部区设备的进入口，比如控制件驱动机构的通风和在维修过程中控制件驱动机构部件的替换。在发生地震和其它事故的条件下，这些结构和部件必须起作用，使得工厂可以安全地关闭。

在1981年11月24日授予Mazur等的美国专利No.4302290公开的一种头部装备支承结构把发射体屏障、控制件驱动机构和其它头部区电缆，以及电缆支承件结合成一个单一的起重件。然而，此头部装备支承结构需要在两个端部，在头部起重装备的顶部和在蒸汽发生器壁的侧面把电缆断开。在重新添加燃料的停歇的严格的时间内，这一操作需要一个相当长的时间，并造成人员暴露于辐射中。

本发明的概述

因此，本发明的目的是提供一种结构，它包括多个部件，这些部件以一种形成一个单一的整体结构的方式彼此连接起来，采用单一的起重设备就可以把此整体结构由反应堆腔室中提升出来，从而降低了在每次停歇使得可以重新添加燃料的过程中必须进行的提升操作的总数量。

本发明的另一个目的是提供一种发射体屏障，它形成该单一的整体结构的一部分，它比传统的屏障要小并较轻，但是它与装置的其余部分相结合提高了所提供的发射体防护性能。

本发明的又一个目的是提供一种发射体屏障装置，它使得通到控制件驱动机构的电缆能够被分开进入沿着发射体屏障的下表面形成的适当的通道中，因此使得电缆、发射体屏障、控制件驱动机构以及圆柱形的外壳可以做为一个单一的单元被提升。

本发明的又一个目的是采用支承发射体屏障的圆柱形外壳作为一个引导件，用来在控制件驱动机构上引导空气流，从而防止逐渐增加过高的温度，因此减少了发生火灾和其它与热有关的变坏的机会。

本发明的又一个目的是采用无机材料绝缘(MI)的电缆，与发射体屏障和圆柱形的外壳相结合，以降低重量、提高易变形的能力、并简化结构。

本发明的又一个目的是提供桥式电缆支承托架，它支承着建立与控制件驱动机构有关的电缆的控制连接和动力连接的电缆，并且，把它可作枢轴转动地支承在包围反应堆容器的建筑物上，且当实施起重时，可以使它转动，离开起重路径。

简而言之，上述目的的实现是靠一种装置，其中控制杆件驱动机构被完全封闭在圆柱形的外壳中，此外壳装接到压力容器的头部上。用一个盖帽状的件把圆柱形的外壳的顶部封闭起来，该盖帽件同时用作发射体屏障和头部区电缆托架。发射体屏障、圆柱形外壳、控制杆驱动机构和压力容器的头部被连接起来，形成一个整体的单元，可以在一次单一的起重中把它移开。桥式电缆托架被可作枢轴转动地支承在建筑物的壁上，以把建筑物与头部区电缆托架之间的间隙桥接起来，并建立与控制件驱动机构电缆的连接。在起重的过程中，控制件驱动机构电缆与枢轴转动桥式电缆托架断开连接，随后使托架转动，离开起重路径。在正常操作的过程中，圆柱形外壳也引导冷却空气流在控制杆驱动机构上流动。

更具体地说，本发明的一第一方面在于一种核反应堆装置，它包括：一个压力容器头，用来封闭一个压力容器；一个设置在该压力容器头的上方的控制杆驱动机构装置，用来控制控制杆的运动，此控制杆可以选择性地在设在压力容器内部的燃料棒之间伸展；一个有上端和下端的圆柱形外壳件，该圆柱形外壳关于控制杆控制装置设置，使其下端连接到压力容器头的顶部上；连接到该圆柱形件的上端的一个发射体屏障，该发射体屏障把圆柱形外壳的上端封闭起来；以及与圆柱形件刚性连接的连接装置，用来把该圆柱形件连接到起重装置上，和用来通过该起重装置把压力容器头、控制杆控制装置、圆柱形件和发射体屏障作为一个整体的单元由压力容器提升起来。

本发明的又一个重要的特点在于，上面提到的结构还包括：多个控制杆驱动机构电缆，它们可以与控制杆驱动机构装置可操作地连接；以及多个在发射体屏障的下表面上形成的肋，这些肋把那些多个电缆分开，并支承着这些电缆。

本发明的另一特点在于，反应堆被设置在一个有壁的建筑物中，并且，该反应堆装置还包括：一个可作枢轴转动的桥式电缆托架，在靠近发射体屏障的一个位置在建筑物的壁上可作枢轴转动地支承着此托架；以及被支承在此桥式电缆托架上的多个桥式电缆，这些多个桥式电缆可以与多个控制杆驱动机构电缆连接。

本发明的又一特点在于，圆柱形外壳还包括多个孔，它们在圆柱形外壳中靠近圆柱形外壳的下端形成，用来容许空气通过圆柱形外壳的内部流动。

本发明的又一个特点在于，圆柱形外壳还包括一块高压室板，此高压室板被设置在圆柱形外壳中于上端与多个孔之间，用来改变通过圆柱形外壳的空气流。

本发明的又一特点在于，发射体屏障与多个孔一起形成，通过这些孔可以接近控制杆驱动机构装置，并且，空气可以通过这些孔通风，这些孔的尺寸设定成防止发射体穿过它们。

本发明的又一特点在于，发射体屏障包括：一块直接紧固到圆柱形外壳的上端的板；以及多个刚硬地连接到该板的下表面上的肋，这些多个肋伸展进圆柱形外壳的上端中，这些肋设有用来把控制杆驱动机构电缆夹紧到这些肋的侧表面上，并用来把控制杆驱动机构电缆分开成不同的组的装置。

本发明的又一特点在于，发射体屏障设有周边的托架装置，控制杆驱动机构电缆可以关于此装置缠绕，此装置设置的方式使得与桥式电缆托架上的桥式电缆的连接变得容易。

本发明的又一特点在于，发射体屏障的尺寸和构形被做成可以把一个环形的销柱张紧装置下降到脱开这些销柱的位置，这些销柱在压力容器上的压力容器头上，同时发射体屏障被连接到圆柱形外壳上，因此使压力容器头与压力容器脱开，从而可以把压力容器头、圆柱形外壳以及发射体屏障作为一个整体的单元提升起来。

附图的简要描述

由于与附图相结合给出了本发明优选实施例的详细描述，本发明的各种目的、优点和好处将会变得更清楚，在附图中：

图1为配备有本发明的一个实施例的一个加压水反应堆(PWR)的部分切开的半剖示意性视图；

图2为圆柱形外壳和发射体屏障装置的侧视图，该装置构成图1所示的实施例的主要部分；

图3为设在如图2所示的圆柱形外壳的顶部的发射体屏障的下侧视图，示出了沿着设在屏障的下表面上的肋设置通到控制件驱动机构的电缆的设置方式；

图4为当沿着在图3中所示的结构的剖面线Ⅳ-Ⅳ所取的发射体屏障的视图；

图5为一个平面图，示出了当把发射体屏障移开以后看时在圆柱形外壳内的控制件驱动机构；

图6为一个侧视图，示出了圆柱形外壳的结构的细节；

图7为图6中所示的圆柱形外壳的平面图；

图8为一个示意性侧视图，示出了一个多销柱张紧装置，它可以用来移开把反应堆头部紧固到反应堆外壳的顶部上所用的销柱；以及

图9和图10分别为一个桥式电缆托架的侧视图和前视图，把此托架可作枢轴转动地支承在建筑物结构上，并把它与图1中所示的装置结合使用。

优选实施例的详细描述

图1示出了本发明用在其上的一个加压水反应堆(PWR)。如图所示，一个封闭建筑物120以众所周知的方式支承着反应堆容器100。参考标号104整体地表示体现本发明特征的一个组件，此组件包括一个直的圆柱或圆柱形外壳106，把它的下端装接到反应堆容器壳体头部110上的垫108(见图2)上。圆柱形外壳106的顶部位于控制件驱动机构(CEDM)112的顶部的上方，并包括一个法兰114，用来安装一个发射体屏障116和电缆支承件118。发射体屏障116以类似于一个瓶上的帽盖的方式把圆柱形外壳106的上端封闭起来，并用螺栓紧固到圆柱形外壳106上的法兰114上。发射体屏障116有足够的厚度和强度，防止头部区的发射体(通常为控制件驱动机构112)由反应堆容器壳体头部110以一种可能损坏在封闭建筑物120中的其它与安全有关的部件的方式射出，发射体屏障116还保护头部区设备不受到在封闭建筑物120中其它地方所产生的发射体的破坏。因为发射体屏障116把圆柱形外壳106的顶部完全包封起来，并且，潜在的头部区发射体处在圆柱形外壳106的内部，所以这一将被称为“一体化的头部区”的设置与用先有的设计所可能得到的相比，改善了防止来自发射体的破坏的能力。

发射体屏障116设有进入开孔122，它们可以在图3中最清楚地看到，它们位于控制件驱动机构112之上，以提供一个装置，来使控制件驱动机构的通风装置运行，当重新添加燃料之后重新充满反应堆冷却系统时，除去所俘获的空气。除去这些空气对于使控制件驱动机构喷嘴(未画出)的应力腐蚀裂纹的潜在可能性减到最小是极其重要的。进入开孔122也提供了一种装置，以把控制件驱动机构的簧片开关位置传感器(RSPT)移开并替换它们。这些簧片开关位置传感器是最经常需要维修的控制件驱动机构部件。把进入开孔122的尺寸仔细地确定成防止发射体通过它逃逸出。进入开孔122可以设有盖，以减少冷却空气的泄漏，这些冷却空气被引导在控制件驱动机构上流动。

通过焊接到一块平板126的底部上的整体的肋124(见图4)增加发射体屏障116的刚硬度，该平板形成了发射体屏障的一部分，并且被牢固地装接到圆柱形外壳106上。

每个控制件驱动机构的控制件驱动机构电缆128包括两(2)根RSPT电缆和一(1)根动力电缆组成。RSPT电缆被分成四(4)个与安全有关的通道。动力电缆是与安全无关的。RSPT电缆的路线为一直到在发射体屏障116下面的肋124，并被装接到这些肋124的侧面上，被电缆支承件118支承。电缆路线的选定的方式为采用肋提供必要的通道分离件。动力电缆的路线为通过发射体屏障116中的进入开孔122，并把它们装接到屏障的顶表面上。在所有的情况下，把电缆128收集进在发射体屏障116的周边的圆形的托架116a中，其路线到达电缆装接到由头部区引出的电缆上的部位。

由头部区引出的电缆128被装接到可作枢轴转动的托架130上，比如在图9和10中所示出的那样。在所示出的设置中，在电缆128与头部区电缆断开之后，托架关于法兰130a在水平方向上作枢轴转动。对于电缆128断开连接的部位的位置在辐射较少的区域。这一设置使脱开过程变得简单，减少了进行这项工作所需要的时间。将会注意到，本发明不限于在水平方向上作枢轴转动的托架，如果想要，也可以使用竖直方向上作枢轴转动的装置。

当准备移开头部区时，不用把电缆连到控制件驱动机构122上的连接脱开。在减少为了组装或拆开头部区所需要的时间和辐射暴露方面，这是一个重要的特点。

肋124关于控制件驱动机构112的顶部的相对位置很重要。一个足够的距离是必须的，以容许控制件驱动机构122对于肋124的相对运动(正常运行和地震时)，而不在电缆128上施加一个大的拉伸作用力。这一需要由一个大的竖直方向上的距离实现。然而，为了定期的维修，由发射体屏障116的顶部接近电缆的接头也是必须的。这一需要要求最好竖直方向上的距离小。按照本发明的设置代表了满足这两个要求的方式。

因为发射体屏障116被用螺栓紧固到在圆柱形外壳106上的法兰114上，为了进行对控制件驱动机构112的大部分维修，通过断开电缆128并松开发射体屏障116的螺栓可以很容易地把发射体屏障116和电缆128作为一个单元移开。这种维修可能包括控制件驱动机构线圈叠组件或控制件驱动机构马达组件的更换。这是一个重要的设计特点，因为维修可以以定期的方式进行。

把圆柱形外壳106和发射体屏障116的径向上的外边做成使得可以在图8中示意性地示出的把其本质的一个环形多个销柱张紧装置132降落圆柱形外壳106和发射体屏障116上，以把反应堆容器壳体头部的销柱移走。这是一个重要的特点，因为多个销柱张紧装置132显著地减少了为了移开和/或安装头部区设备所需要的时间和辐射暴露。这种类型的装置的一个示例由德国的Westfalia Becorit制作。

圆柱形外壳106与以图6中所示的方式设置在圆柱形外壳106中的一块高压室板106a相结合，此圆柱形外壳106和关于控制件驱动机构112设置的遮板112a(见图5)用来引导冷却空气通过控制件驱动机构线圈叠组件，以保持该组件的温度在运行限制以内。引导空气通过在圆柱形外壳106的顶部的开孔，并强使空气向下通过线圈叠组件，并通过孔134(见图6)排放，在那里空气被排放到封闭建筑物中。这是空气流动的最佳方向，因为这容许利用较热的空气，并对热的压力边界状态有最小的冲击。另外，可以把空气吹进在圆柱形外壳底部的孔134中，并通过在发射体屏障116中的进入开孔122排放。

圆柱形外壳106装备有安装部位或提升凸耳136，用于一个提升夹紧装置50，此夹紧装置包括一个横行吊车52和一根吊车轨道54，此装置用来提升反应堆容器壳体头部110和所安装的设备(即，部件106、112、116)并把它放到一个置放的区域。

本发明把通常分开的头部提升装备(HLR)、头部区电缆托架系统(HACTS)和头部区发射体屏障(MS)的三个功能结合了起来。如果不是在大多数核发电厂，也是在许多核发电厂，有三个分开的物件，它们由装设到反应堆头部上的一个头部提升装备(HLR)、一套装到建筑物结构上的一组可移开的头部区电缆托架系统(HACTS)、以及装到其它建筑物结构上的一个分开的可移动的发射体屏障。美国专利No.4302290提出与头部提升装备(HLR)分开的一种结合起来的头部区电缆托架系统和发射体屏障。在另一方面，本发明有设置在头部提升装备(HLR)的顶部上的一个结构，它用来把头部区电缆铺设到头部提升装备的周边上。这同一个整体结构用来起所要求的发射体屏障的作用。

如上面所提到的那样，本发明也包括附加的桥式电缆托架(BCTs)130，如在图9和10中所示，把它们装接到封闭建筑物结构上，并由该封闭建筑物结构可作枢轴转动地支承，把由头部提升装备(HLR)到建筑物结构的间隙桥接连通，并用来携带和铺设由头部提升装备(HLR)到建筑物的电缆128。这些桥式电缆130b设有电缆接头130c，使得可以与电缆128的端部连接。一旦电缆128与桥式电缆托架130的电缆130a脱开连接，该桥式电缆托架130转动离开路径，在一次起重操作中把头部区电缆托架系统(HACTS)和发射体屏障116与头部提升装备和反应堆头部110一起移开。

将会认识到，本发明不限于上面已经公开的那些结构，可以作出多种改型和变化，而不偏离所附权利要求的范围。