用于核部件的带屏蔽迁移的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种将屏蔽筒结合到常规的核更换燃料机器的柱设计中的核部件转移装置。可动柱叠缩进附接于用于横向定位的桥上的固定柱中。该屏蔽筒使得能够在没有附加的机动部件的情况下用于附加与可动柱的移动一起定位的屏蔽，从而在核部件运动期间配置屏蔽。当可动柱提升核部件时，核部件被拉入至屏蔽筒中。核部件接着被置于也配备有屏蔽筒的转移小车中。该转移在没有暴露该核部件的情况下进行，从而产生完全屏蔽移动的结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于核部件的带屏蔽迁移的方法和装置
本专利技术总体涉及一种核反应堆系统，并具体地涉及用于更换核反应堆燃料的方法和装置。
技术介绍
压水反应堆具有安装在立式反应堆容器中的大量细长形的燃料组件。加压冷却剂循环穿过该燃料组件以吸收由容置于该燃料组件中的可裂变物质内的核反应所产生的热量。被加压水冷却的这样的核反应堆动力产生系统的一次侧包括封闭回路，该封闭回路与用于产生有用能量的二次回路隔离并存在换热关系。一次侧包括封闭堆芯的反应堆容器以及用于循环加压水的增压器、泵和管道；管道独立地将每一个蒸汽发生器和泵与反应堆容器连接。在那种类型的常规核电厂中，一次侧的每一个部分包括蒸汽发生器、泵以及与反应堆容器连接形成一次侧环路的管道系统。为了图示的目的，图1示出了简化的常规核反应堆一次系统，包括大体上圆柱形的压力容器10，该压力容器具有包围核堆芯14的闭合顶盖12。例如水或者含硼水的液体冷却剂借助泵16泵送至容器10中，穿过堆芯14并被排放至换热器18(通常指的是蒸汽发生器)，在堆芯处热能被吸收，在换热器中热量被传递至应用回路(未示出)，例如蒸汽驱动式涡轮发电机。该反应堆冷却剂接着返回至泵16，完成一次环路。通常，多个上述的环路借助反应堆冷却剂管道20连接至单一反应堆容器10上。在图2中更详细地示出了一种示例性常规反应堆设计。除包括有多个平行的、共同竖直延伸的燃料组件22的堆芯14以外，为了说明的目的，其他的容器内部结构可被分成下部内部构件24和上部内部构件26。在常规的设计中，下部内部构件起到支撑、排列和引导堆芯部件和仪表设备的作用，以及在容器内引导流动的作用。上部内部构件约束燃料组件22或者提供了用于燃料组件22的二次约束(仅有两个在图2中简单示出)、支撑和引导仪表设备和例如控制棒28的部件。在图2所示的示例性反应堆中，冷却剂穿过一个或更多个入口接管30进入反应堆容器，向下流过反应堆容器和堆芯吊篮32之间的环形空间，并在下部腔室34中反转180°，向上经过下部支撑板37和燃料组件置于其上的下部芯板36，穿过燃料组件22并围绕燃料组件22。在一些设计中，下部支撑板37和下部芯板36由高度与37相同的下部堆芯支撑板的单一结构所代替。通过堆芯和周围区域38的冷却剂流量在每秒约20英尺的速度通常为大约每分钟400000加仑。所产生的压降和摩擦力趋于导致燃料组件升高，该燃料组件的移动通过包括圆形的上部芯板40的上部内部构件所限制。流出堆芯14的冷却剂沿着上部芯板的下侧流动并向上穿过多个穿孔42流动。该冷却剂接着向上径向地流到一个或更多个出口接管44。上部内部构件26可被容器或容器顶盖支撑并包括上部支撑组件46。载荷主要在上部支撑组件46和上部芯板40之间借助多个支撑柱48传递。每个支撑柱在所选择的燃料组件22和在上部芯板40中的穿孔42上方排列。通常包括驱动轴或驱动棒50和中子毒物棒的连接柄组件52在内的直线可动的控制棒28被引导穿过上部内部构件26，并借助控制棒引导管54进入到所对齐的燃料组件22中。该引导管固定地连接至上部支撑组件46和上部芯板40的顶部。支撑柱48的布置有助于在发生事故情况下延缓引导管的变形，该变形对于控制棒的插入能力产生不利的影响。为了控制裂变过程，许多控制棒28可在燃料组件22中的位于预定位置的引导套管内往复地移动。具体地，定位在燃料组件的顶部接管上方的控制棒机构支撑多个控制棒。该控制棒机构(也称之为棒束控制组件)具有内部带螺纹的筒形毂构件，其带有多个径向延伸的锚爪或臂以形成之前关于图2所述的连接柄52。以众所周知的方式，每个臂与控制棒28互连，以使得控制棒组件机构72可操作而在燃料组件内的引导套管内竖直地移动控制棒28，从而在与控制棒机构毂所联接的控制棒驱动轴50的原动力下控制燃料组件22中的裂变过程。上部内部构件26还具有多个堆芯仪表，堆芯仪表延伸穿过支撑柱48内的轴向通道并进入通常在中心布置在燃料组件内部的仪表套管内。堆芯仪表通常包括用于测量冷却剂堆芯出口温度的热电偶和用于监控堆芯内的中子活动的轴向和径向分布的轴向设置的中子检测器。使用轻水反应堆的核电厂要求周期性的停机以更换反应堆的燃料。新的燃料组件传送至核电厂并连同之前已经从反应堆中移出的用过的燃料组件一起暂时地存放在燃料存放建筑中。在更换燃料的停机期间，在反应堆中的一部分燃料组件从反应堆移动至燃料存放建筑中。燃料组件的第二部分从在该反应堆中的一个支撑位置移动至该反应堆中的另一个堆芯支撑位置。新的燃料组件从燃料存放建筑中移动至反应堆中以替代那些已经移出的燃料组件。这些移动依照详细的顺序计划来完成以根据反应堆堆芯设计者所预备的整体更换燃料计划将每个燃料组件布置在特定位置。在常规的反应堆中，接近燃料所需的反应堆内部构件的移除和在反应堆和燃料存放建筑中的乏燃料池之间的新旧燃料的移动在水下执行,从而为电厂维护人员提供屏蔽。这通过提升集成于电厂建筑结构的更换燃料腔体和通道中的水位来完成。大于20英尺的水位为反应堆内部结构和燃料组件的移动提供了屏蔽。更换燃料活动经常在用于使核电厂返回至功率操作状态的关键路径上进行，因此，这些操作的速度对于核电厂的所有者来讲是重要的经济上的考虑。此外，电厂装备和燃料组件昂贵且必须小心而不引起因必须被移出以接近燃料组件的反应堆部件、燃料组件或燃料转移机器的错误操作而导致的损伤或者不必要的辐射暴露。这些操作的精确度也是重要的，因为反应堆堆芯的安全和经济的操作依赖于每个处于其合适位置的燃料组件。典型的压水反应堆需要每18至24个月更换燃料。如图1和2大体所示，采用常规设计的商业电厂通常为1100兆瓦以上。最近，西屋电气有限公司已经提出了200兆瓦的小型模块化反应堆。该小型模块化反应堆是将所有一次环路部件布置在反应堆容器内的整体式压水反应堆。反应堆容器由紧凑的高压外壳所包围。因为该外壳内的有限空间和对整体式加压轻水反应堆的低成本要求，在不牺牲安全性或功能性的情况下，必须最小化辅助系统的整体数量，包括那些与更换燃料相关联的辅助系统。例如，与一些小型模块化反应堆的设计相关的紧凑的高压外壳不允许大的可注水式腔体结合在反应堆容器上方，所转移的部件在反应堆容器中被屏蔽。即使在常规的设计中，也期望降低用于更换燃料所要求的注水的数量以节省操作的时间和支出。
技术实现思路
因此，本专利技术目的是提供一种不需要外壳的注水而用于屏蔽燃料组件的移动的方法和装置。本专利技术的进一步的目的是提供在燃料移动期间不需要附加机动部件来配置屏蔽的这样的方法和装置。本专利技术的另外的目的是提供实际上不需要超出当前要求的附加存储空间的这样的方法和设备。这些和其他的目的借助用于将核电厂部件从第一位置向另一位置移动的机器来实现，该机器具有桥组件用于将该机器定位在要移动的核电厂部件上方。固定柱在第一端部由桥组件支撑并从桥组件开始沿着核电厂部件的方向向下延伸。可动柱可伸缩地嵌套在固定柱内并设置为在操作者的控制下从固定柱延伸以及缩进固定柱内。柱屏蔽筒具有可供可动柱延伸穿过的轴向延伸的中心开口。柱屏蔽筒具有上端部分和下端部分，在柱屏蔽筒的上端部分和/或可动柱下端上的第一止挡部防止该可动柱的下端拉出柱屏蔽筒的上端部分之外。在固定柱或柱屏蔽筒的任一个或者两者上设置了防止柱屏蔽筒从固定柱移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将核电厂部件(22)从第一位置移动至另一位置的机器(56)，包括：桥组件(58)，该桥组件用于将机器(56)定位在要移动的核电厂部件(22)的上方；固定柱(60)，该固定柱在第一端部由桥组件(58)支撑并从该桥组件沿着核电厂部件(22)的方向向下延伸；可动柱(62)，该可动柱可伸缩地嵌套在固定柱(60)内并设置为在操作者的控制下从固定柱延伸以及缩入固定柱内；柱屏蔽筒(64)，该柱屏蔽筒具有能够供可动柱(62)延伸穿过的轴向延伸的中心开口(102)，柱屏蔽筒(64)具有上端部分(104)和下端部分(106)，在该柱屏蔽筒的上端部分和/或可动柱的下端上的第一止挡部(68)防止该可动柱的下端拉出至柱屏蔽筒的上端部分之外，在固定柱(60)或柱屏蔽筒的任一或者两者上的第二止挡部(70)防止柱屏蔽筒从固定柱移动大于预先选定距离，柱屏蔽筒的尺寸定为使得至少大体上在核电厂部件(22)的全部长度上适配；以及握持器组件(82)，该握持器组件被支撑在可动柱(62)的下端并设置为通过柱屏蔽筒(64)的下端部分握持核电厂部件(22)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.01.15 US 13/741,6641.一种用于将核电厂部件(22)从第一位置移动至另一位置的机器(56)，包括：桥组件(58)，该桥组件用于将机器(56)定位在要移动的核电厂部件(22)的上方；固定柱(60)，该固定柱在第一端部由桥组件(58)支撑并从该桥组件沿着核电厂部件(22)的方向向下延伸；可动柱(62)，该可动柱可伸缩地嵌套在固定柱(60)内并设置为在操作者的控制下从固定柱延伸以及缩入固定柱内；柱屏蔽筒(64)，该柱屏蔽筒具有设置为减小核电厂部件发射的任何辐射穿透其中的外壁、以及能够供可动柱(62)延伸穿过的轴向延伸的中心开口(102)，柱屏蔽筒(64)具有上端部分(104)和下端部分(106)，在该柱屏蔽筒的上端部分和/或可动柱的下端上的第一止挡部(68)防止该可动柱的下端拉出至柱屏蔽筒的上端部分之外，在固定柱(60)或柱屏蔽筒的任一或者两者上的第二止挡部(70)防止柱屏蔽筒从固定柱移动大于预先选定距离，可动柱配置为在预先选定距离上以支撑的方式承载柱屏蔽筒，并且在第二止挡部防止柱屏蔽筒移动大于预先选定距离时，可动柱的下端相对于柱屏蔽筒能够轴向运动，柱屏蔽筒的尺寸定为使得至少大体上在核电厂部件(22)的全部长度上适配；以及握持器组件(82)，该握持器组件被支撑在可动柱(62)的下端并设置为通过柱屏蔽筒(64)的下端部分握持核电厂部件(22)。2.根据权利要求1所述的机器(56)，其中预先选定距离大体上足够长，以将柱屏蔽筒(64)置于核电厂部件(22)的顶部。3.根据权利要求1所述的机器(56)，其中第一止挡部包括绕着中心开口(102)的内壁被周向地支撑在柱屏蔽筒(64)的上端部分(104)上的第一组辊(78)，第一组辊与位于第一组辊下部的在可动柱(62)的下端上的第二组辊(80)至少部分轴向地和周向地对齐。4.根据权利要求1所述的机器(56),其中第二止挡部(70)为棒或者缆绳(84)，该棒或者缆绳在其第一端附接至柱屏蔽筒(64)的上端部分，并且该棒或者缆绳在其第二端部部分穿过固定至固定柱的小孔或管(80)的开口可滑动地联接至固定柱(60)，该棒或者缆绳的第二端部部分的第二端大于小孔或管中的开口。5.根据权利要求1所述的机器(56)，其中柱屏蔽筒(64)设置为使得该柱屏蔽筒相对于可动柱(62)的向下移动仅仅由重力提供动力，柱屏蔽筒相对于固定柱(60)的向上移动仅由可动柱的动力作用。6.根据权利要求1所述的机器(56)，包括转移小车(90)，该转移小车包括：可动平台(93)，该可动平台用于将核电厂部件(22)从第一位置移动至第二位置；转移小车屏蔽筒(92)，该转移小车屏蔽筒具有中心开口(100)，并且该转移小车屏蔽筒除了提供通向该中心开口的入口的开口端部之外大体上完全由屏蔽壁系统(96)封闭，该中心开口的尺寸定为大体上包围核电厂部件(22)；以及可旋转的联接部(94)，该可旋转的联接部位于可动平台(93)和转移小车屏蔽筒(92)之间，用于将转移小车屏蔽筒从大致水平位置旋转到大致竖直位置并回到水平位置，在水平位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·W·哈克尼斯，
申请(专利权)人：西屋电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US