蒸汽发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种核能生产设施，所述核能生产设施包括具有核反应堆组件和外部安全壳边界的反应堆大厅。设置在外部安全壳边界外侧的蒸汽发生系统包括具有最大填充高度的竖向定向的蒸汽发生器和配置成在竖向定向的蒸汽发生器和反应堆容器之间循环钠冷却剂的竖向定向的钠泵。所述钠泵具有泵腔室、设置在所述泵腔室外的马达和设置在泵腔室内的叶轮。在竖向上高于最大填充高度的高度处穿过泵腔室的轴将马达连接到叶轮。

Steam generator

The invention relates to a nuclear power production facility, which includes a reactor hall with a nuclear reactor component and an external containment boundary. The steam generating system, which is located outside the outer containment boundary, consists of a vertical directional steam generator with a maximum filling height and a vertical directional sodium pump that is configured to circulate sodium coolant between the vertical oriented steam generator and reactor vessel. The sodium pump has a pump chamber, a motor set outside the pump chamber, and an impeller set in the chamber of the pump. The motor is connected to the impeller at the height above the maximum filling height through the shaft of the pump chamber.

【技术实现步骤摘要】
蒸汽发生装置
本专利技术涉及核反应领域，尤其涉及一种核能生产设施。
技术介绍
核裂变反应堆包括增殖-燃烧快速反应堆(也被称为行波反应堆，或TWR)。TWR指将被设计成在起动之后使用天然铀、贫铀、消耗的轻水反应堆燃料或钍作为重载燃料无限期地运转并且其中增殖且随后燃烧的波将相对于燃料行进的反应堆。因此，在一些方面，TWR是依赖于增殖至可用状态并现场燃烧的亚临界重载燃料运行的直通式快速反应堆。在TWR中，增殖和裂变波(“增殖-燃烧波”)起源于反应堆的中央芯体中并且相对于燃料移动。在燃料静止的情况下，增殖和燃烧波从燃点向外扩展。在一些情况下，燃料可移动以使得增殖和燃烧波相对于芯体静止(例如，驻波)但相对于燃料移动；驻波应被视为一种TWR。燃料组件的移动称为“燃料倒换(fuelshuffling)”并且可完成驻波，这是对反应堆特性(热、通量、功率、燃料燃烧等)的调节。其中燃料组件被倒换的中央芯体配置在反应堆容器中。燃料组件包括裂变核燃料组件和能产生裂变物质的核燃料组件。在中央芯体中还可配置有用于调节反应堆特性的反应控制组件。通过驻波限定的裂变能量形成热能，所述热能经一个或多个主冷却剂环路和中间冷却剂环路连续地传递到蒸汽发生器以发电，并且低温热通过一组水冷式真空冷凝器排除。冷却剂系统分离成主冷却剂环路和中间冷却剂环路有助于维持芯体和主冷却剂环路的完整性。在TWR中，主冷却剂环路和中间冷却剂环路两者都采用液态钠作为冷却剂。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术涉及一种核能生产设施，其包括：反应堆大厅，所述反应堆大厅包括核反应堆组件和外部安全壳边界；设置在外部安全壳边界外侧的第一蒸汽发生系统，所述第一蒸汽发生系统包括：具有最大填充高度的竖向定向的蒸汽发生器；竖向定向的钠泵，所述钠泵配置成在竖向定向的蒸汽发生器和反应堆容器之间循环钠冷却剂，所述竖向定向的钠泵包括：泵腔室；设置在泵腔室外的马达；设置在泵腔室内的叶轮；和在穿孔件处穿过泵腔室并将马达连接到叶轮的轴，其中，穿孔件设置在竖向上比最大填充高度高的高度处。在一个实施例中，所述核能生产设施还包括多个竖向定向的蒸汽发生器。在另一实施例中，核能生产设施包括沿轴线线性地布置的四个竖向定向的蒸汽发生器。在另一实施例中，竖向定向的钠泵定位在距所述轴线一段距离并且大致在轴线的中点处。在又一实施例中，核能生产设施还包括多个阀，每一阀定位成隔离四个竖向定向的蒸汽发生器中的一个蒸汽发生器。在上述方面的另一实施例中，核能生产设施还包括歧管，其中，所述歧管流体连通以从四个竖向定向的蒸汽发生器中的每一个接收输出；其中，所述歧管的输出端与竖向定向的钠泵的输入端流体连通。在一个实施例中，所述的核能生产设施还包括布置在外部安全壳边界外侧的第二蒸汽发生系统，所述第二蒸汽发生系统包括：具有最大填充高度的第二竖向定向的蒸汽发生器；第二竖向定向的钠泵，其配置成在第二竖向定向的蒸汽发生器和反应堆容器之间循环钠冷却剂，所述第二竖向定向的钠泵包括：第二泵腔室；设置在泵腔室外的第二马达；设置在泵腔室内的第二叶轮；和在第二穿孔件处穿过泵腔室并且将第二马达连接到第二叶轮的第二轴，其中，第二穿孔件设置在竖向上比最大填充高度高的高度处。在另一实施例中，所述核能生产设施还包括定位在最大填充高度下方的排泄槽。在又一实施中，竖向定向的蒸汽发生器是螺旋式直流蒸汽发生器。附图说明以下构成本技术的一部分的附图对所描述的技术而言是说明性的且并非意在以任何方式限制要求专利权的技术的范围，该范围应当基于在此所附的权利要求。图1以框图形式示出TWR反应堆的一些基本构件。图2A是核能生产装置200的一个示例性实施例的示意性俯视平面图。图2B是在图2A中示出的核能生产装置的一部分的立透视图。图2C是在图2A中示出的核能生产装置的一部分的侧面剖视图。具体实施方式图1以框图形式示出行波反应堆(TWR)100的一些基本构件。一般而言，TRW100包括容纳多个燃料组件(未示出)的反应堆芯体102。芯体102配置在保持一定体积的液态钠冷却剂106的池104内的最低位置处。池104被称为热池并且具有比也容纳液态钠冷却剂106的周围冷池108高的钠温度(归因于通过反应堆芯体102中的燃料组件产生的能量)。热池104通过内部容器110与冷池108分开。钠冷却剂106的液面上方的可选择的顶部空间112可充填有诸如氩气的惰性保护气体。安全壳容器114包围反应堆芯体102、热池104和冷池108，并且利用反应堆顶盖116密封。反应堆顶盖116提供通向安全壳114的内部中的各种检修点。反应堆芯体102的尺寸基于多个因素来选择，包括燃料的特性、期望的发电量、可获得的反应堆100空间等等。TWR的各种实施例可根据需要或期望用于低功率(约300MWe-约500MWe)、中功率(约500MWe-约1000MWe)和大功率(约1000MWe以上)应用中。可通过在芯体102周围设置未示出的一个或多个反射体以中子反射回到反应堆芯体102中来改善反应堆100的性能。钠冷却剂106经由主钠冷却剂泵118在容器114内循环。主冷却剂泵118从冷池108抽吸钠冷却剂106并且在反应堆芯体102附近(例如，下方)将它喷射到热池104中，在此冷却剂106由于反应堆芯体102内发生的反应而被加热。一部分被加热的冷却剂106从热池104的上部进入中间热交换器120，并且在冷池108中的某一位置处离开中间热交换器120。这种主冷却剂环路122因而使钠冷却剂106完全在反应堆容器114内循环。中间热交换器120还包括液态钠冷却剂并且用作主冷却剂环路122与发电系统123之间的屏障，因此能确保芯体102和主冷却剂环路122的完整性。中间热交换器120将热从主冷却剂环路122(完全容纳在容器114内)传递到中间冷却剂环路124(仅部分地位于容器114内)。中间热交换器120穿过内部容器110中的开口，从而桥接热池104和冷池108(以便允许主冷却剂环路122中的钠106在其间流动)。在一个实施例中，四个中间热交换器120分布在容器114内。中间冷却剂环路124使经管道进出容器114的钠冷却剂126经由反应堆顶盖116循环。位于反应堆容器114的外部的中间钠泵128使钠冷却剂126循环。热从主冷却剂环路122的钠冷却剂106传递到中间热交换器120中的中间冷却剂环路124的钠冷却剂126。中间冷却剂环路124的钠冷却剂126穿过中间热交换器120内的多个管130。这些管130保持主冷却剂环路122的钠冷却剂106与中间冷却剂环路124的钠冷却剂126分隔开，同时在其间传递热能。直接热交换器132延伸入热池104内并且向主冷却剂环路122内的钠冷却剂106提供额外的冷却。直接热交换器132构造成允许钠冷却剂106从热池104进入和离开热交换器132。直接热交换器132具有与中间热交换器120相似的结构，其中所述管134保持主冷却剂环路122的钠冷却剂106与直接反应堆冷却剂环路138的钠冷却剂136分隔开，同时在其间传递热能。其它辅助反应堆构件(位于反应堆容器114内的和位于反应堆容器114外的)包括但不限于未示出但对本领域的技术人员而言将显而易见的泵、止回阀、截止阀、凸缘、疏水槽等。穿过反应堆顶盖11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核能生产设施，包括：反应堆大厅，所述反应堆大厅包括核反应堆组件和外部安全壳边界；设置在所述外部安全壳边界外侧的第一蒸汽发生系统，所述第一蒸汽发生系统包括：具有最大填充高度的竖向定向的蒸汽发生器；竖向定向的钠泵，所述竖向定向的钠泵配置成在该竖向定向的蒸汽发生器和反应堆容器之间循环钠冷却剂，所述竖向定向的钠泵包括：泵腔室；设置在该泵腔室外的马达；设置在该泵腔室内的叶轮；和在穿孔件处穿过该泵腔室并且将该马达连接到所述叶轮的轴，其中该穿孔件设置在竖向上比该最大填充高度高的高度处。

【技术特征摘要】
2016.08.03 US 62/3706261.一种核能生产设施，包括：反应堆大厅，所述反应堆大厅包括核反应堆组件和外部安全壳边界；设置在所述外部安全壳边界外侧的第一蒸汽发生系统，所述第一蒸汽发生系统包括：具有最大填充高度的竖向定向的蒸汽发生器；竖向定向的钠泵，所述竖向定向的钠泵配置成在该竖向定向的蒸汽发生器和反应堆容器之间循环钠冷却剂，所述竖向定向的钠泵包括：泵腔室；设置在该泵腔室外的马达；设置在该泵腔室内的叶轮；和在穿孔件处穿过该泵腔室并且将该马达连接到所述叶轮的轴，其中该穿孔件设置在竖向上比该最大填充高度高的高度处。2.根据权利要求1所述的核能生产设施，其中，包括多个竖向定向的蒸汽发生器。3.根据权利要求2所述的核能生产设施，其中，包括四个沿着轴线线性地布置的四个竖向定向的蒸汽发生器。4.根据权利要求3所述的核能生产设施，其中，所述竖向定向的钠泵定位在距所述轴线一段距离并且大致在该轴线的中点处。5.根据权利要求1所述的核能生产设施，其中，还包括多个阀，每个阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·W·埃利斯，J·D·马洛伊三世，J·D·麦克沃特，G·W·罗萨诺，J·E·特鲁阿克斯，
申请(专利权)人：泰拉能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US