液体减速剂控制系统反应堆内部零件分配系统技术方案

将低中子减速液引入能谱移动压水式核反应堆的反应堆容器中并使减速液通过下部堆芯支承板分配到堆芯的燃料组件中去的设备．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及增压轻水核反应堆的能谱移动，特别是涉及将低中子液体减速剂的液流分配给反应堆堆芯以获得能谱移动的反应堆内部零件系统。按照反应堆技术的目前水平，常规的增压轻水核反应堆堆芯被设计成含有剩余反应性。当反应堆运行时，剩余反应性被非常缓慢地消耗，直到反应堆堆芯不再维持核反应，而后反应堆必须更换燃料。通常这种情况出现的周期为数年。尽量延长反应堆两次燃料更换之间的时间(即延长堆芯寿命)，是十分有利的，因为更换燃料需要完全关闭反应堆，并且非常花费时间。延长堆芯的寿命通常依靠给堆芯提供显著量的剩余反应性来完成。一般说来，裂变过程的控制，或反应性控制，包括剩余反应性所需的控制在内，是依靠改变反应堆堆芯内部中子吸收材料的量来完成的。含有中子吸收材料并可移入和移出堆芯的控制棒，提供了一种控制反应性的方法。溶解在反应堆冷却剂中的可燃和不可燃的中子吸收体，提供了另一种反应性控制方法。当由于反应堆运行而反应性降低时，中子吸收体由于反应堆运行引起的燃烧而逐渐地消除，或者是利用一个为此目的而设计的独立系统减少中子吸收体的实际量。最经常的是联合使用溶解的中子吸收体和控制棒来控制反应堆和剩余反应性。不幸的是，用控制棒或中子吸收体控制，会吸收本来可用于生产的中子。例如，由剩余反应性产生的中子，可以用来使燃料组件内的增殖性材料转变为钚或裂变性铀，而后钚或裂变性铀又能够产生裂变，从而更加延长堆芯的寿命。因此，虽然使用控制棒和溶解的中子吸收体能进行非常有效的反应堆控制，但它们会效率相当低地消耗掉成本昂贵的铀。因此，控制剩余反应性而不抑制与剩余反应性有关的中子，以进一步延长堆芯寿命或两次燃料更换之间的时间，并降低燃料成本，是有利的。众所周知，在燃料周期的最初时期，利用“增加射线硬度的”核能谱以减少剩余反应性和提高增殖性材料变为裂变材料的转化率，可以减小燃料元件的浓度，并可以提高产生裂变材料的转化率;而后在燃料周期的后期利用“较软的”低能中子谱以提高反应性，并使早先产生的裂变材料发生裂变而延长堆芯的寿命。一种利用上述原理的方法被称为能谱移动控制，这种方法延长了反应堆堆芯寿命，同时减少了反应堆堆芯中中子吸收材料的量。这种控制方法的一个例子是能谱机械移动反应堆，这种反应堆在堆芯的燃料组件内装了一些空心置换棒(当然，这些棒置换了燃料组件内相等体积的水)，这些棒能够机械地移开或者是钻了孔，以使得水能够淹没有效体积。在堆芯寿命的初期，中子谱由于置换棒置换了堆芯内的一部分水而变硬。而后中子谱由于利用上述置换棒的移开或钻孔来增加堆芯内的水而变软。另一种获得能谱移动的方法是，在堆芯寿命的初期用重水和氧化替换等体积的堆芯水，而后在堆芯寿命的后期逐渐地减少重水的体积，并用常规的反应堆冷却剂(轻水)替换重水。效率较低的减速剂重水为减小燃料浓度和提高增殖性材料变为裂变材料的转化率创造了条件，这两者结合起来又为降低燃料成本和延长堆芯寿命提供了保证。此种技术的一个例子是顺序号为NO.626，943的专利申请，题目为“燃料组件”，于1984年7月2日提出申请(W.E.49，102)，并转让给了威斯汀豪斯电气公司。在“燃料组件”专利申请中，解释了有必要将重水引入到堆芯支承板中，以分配到燃料组件中去，并最终从燃料组件排出重水，通过堆芯支承板排到板外。但是，尽管大家都知道对能谱移动核反应堆的这样一种要求，但到目前为止却还不存在能够有效地在实际上满足这种要求的设备。同样，还存在一种把氧化氘引入和排出耐压容器的相应要求。但目前也并不存在能满足同样要求的设备。因此，本专利技术的首要目的是提供一种分配系统，以将一种减速剂引入到反应堆耐压容器和堆芯中去，这种减速剂的效率比堆芯寿命初期的常规的反应堆冷却剂的效率要低，它使得有可能在堆芯寿命的后期用常规的反应堆冷却剂置换低中子减速液。考虑到这一目的，本专利技术属于一种能谱移动压水式核反应堆，利用低中子减速液来实现能谱移动，反应堆包括一个耐压容器，一个由许多燃料组件构成的堆芯，一个堆芯支承板，以及穿入反应堆容器以将上述减速液引入该反应堆容器的管道，反应堆的特点在于，将上述减速液分配到上述燃料组件中去的机构是与堆芯支承板相连的，而在上述穿入机构和上述分配机构之间置入一个流通通道结构，以流通连接上述穿入机构和上述分配机构。堆芯支承板设置了许多流通区域，每个流通区域接受低中子减速剂并把它们分配到每个流通区域内的燃料组件入口上，并从同一燃料组件的出口处接受减速剂。对每个流通区域采用单独的流入和流出通道。从下列优先实施方案的描述中可以更显而易见地认识本专利技术，这一实施方案仅作为例子，说明它的附图有图1举例说明本专利技术的一种实施方案，用截面图描绘了反应堆耐压容器和内部零件的下部，包括耐压容器穿入头、通道、堆芯支承板和燃料组件入口喷嘴;图2是堆芯支承板的平面图，表明流通分配系统的细节;图3是图2堆芯支承板沿Ⅲ-Ⅲ线的截面图;图4是图3堆芯支承板的侧视图;图5是图2堆芯支承板沿Ⅴ-Ⅴ线的示意图;图6表示本专利技术的另一种实施方案，特别是举例说明了从反应堆耐压容器上部引入低中子减速液。现在参阅图1，图上显示了耐压容器10的底部，一个通过耐压容器10的壁的穿入头11，一个下部堆芯支承板12，一个连接穿入头11和堆芯支承板12的通道13，以及一个带有密封接头15的下部流通入口喷嘴，接头15流通连接到堆芯支承板12上，图上也显示了燃料组件16的一部分，反应堆堆芯包括了许多个燃料组件。穿入头包括一根套管20，它穿过耐压容器10的壁。围绕套管20周围的焊缝21，把套管20密封连接到耐压容器10上。耐压容器10的这种穿入头在反应堆技术中是众所周知的。套管20内部有一个细腰孔，其目的以后会更充分地解释，一个栓紧的密封法兰盘23在结构上焊接到套管20上，穿入头11代表了通到耐压容器10上的许多个入口穿入头和出口穿入头中的一个。让一种像氧化氘之类的低中子减速液在穿入头11中流动，以便用预定量的氧化氘置换燃料组件16中的一部分堆芯冷却剂，氧化氘的量符合在指定时间使核能谱硬化和实现能谱移动的需要。通道结构13使穿入头11与堆芯支承板12中的流通孔道相连接。通道结构13包括一个大致为柱形的下构件24，一个上构件25，一个将上构件25连接到下构件24上的波纹管26，以及一个围绕波纹管26的套筒27。如图所示，通道13在结构上一端与法兰盘23相连接，另一端与堆芯支承板12相连接。波纹管26允许上构件25和下构件24之间产生相对运动，而两者之间仍保持密封。通道结构13的下构件24包括一个法兰盘28，它与穿入头11上的法兰盘23密封地配接。可以使用一个金属密封圈29来提高法兰盘23和28之间的密封效果。螺栓30在结构上紧固法兰盘23和28。下构件24中的流通孔道31与穿入头11中的流通孔道32和上构件25中的流通孔道33轴向地准直。流通孔道31、32和33使氧化氘能够交流，氧化氘是由连接到堆芯支承板12上的上述液体减速剂控制系统引入和控制的。通道结构13的上构件25包括一个向下的圆筒部分34，它像望远镜筒似地与下构件24的自由上端相配接。一个或多个垫在构件24的自由端37的周界沟槽36内的密封圈35，在构件24和25之间产生滑动密封，波纹管26的一端密封焊接到构件25的下端34上，而波纹管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将低中子减速液用于能谱移动的能谱移动压水式核反应堆，包括一个反应堆耐压容器（１０），一个由许多燃料组件（１６）构成的堆芯，一个堆芯支承板（１２），以及穿入反应堆容器（１０）以将上述减速液引入该反应堆容器（１０）的管子（２０），其特征在于：机构（５８，６２Ｂ，６４Ｂ，６５Ｂ，６６Ｂ）与堆芯支承板（１２）相连，以便将上述减速液分配到上述燃料组件（１６）中去，而一个流通通道结构（１３）被置入上述穿入头机构（１１）和上述分配机构（５８，６２Ｂ，６４Ｂ，６５Ｂ，６６Ｂ）之间，以使上述穿入头机构（１１）与上述分配机构（５８，６２Ｂ，６４Ｂ，６５Ｂ，６６Ｂ）流通连接。

【技术特征摘要】
的幅度和范围以内的时候。权利要求1.一种将低中子减速液用于能谱移动的能谱移动压水式核反应堆，包括一个反应堆耐压容器(10)，一个由许多燃料组件(16)构成的堆芯，一个堆芯支承板(12)，以及穿入反应堆容器(10)以将上述减速液引入该反应堆容器(10)的管子(20)，其特征在于机构(58，62B，64B，65B，66B)与堆芯支承板(12)相连，以便将上述减速液分配到上述燃料组件(16)中去，而一个流通通道结构(13)被置入上述穿入头机构(11)和上述分配机构(58，62B，64B，65B，66B)之间，以使上述穿入头机构(11)与上述分配机构(58，62B，64B，65B，66B)流通连接。2.一种按权利要求1要求的设备，其特征在于上述穿入反应堆容器的机构(11)由一根通过上述反应堆容器(10)壁的管子(20)构成，该管子(20)被密封焊接到上述反应堆容器(10)上，在上述反应堆容器内的该管子(20)的端部有一个在其上面的法兰盘(23)。3.按权利要求1或2所述的设备，其特征在于，与堆芯支承板(12)相连的上述分配机构(58，62B，64B，65B，66B)至少包括一个流入孔道(58)，许多个与上述流入孔道(58)流通连接的分支流入孔道(64B)和许多个与上述分支流入孔道(64B)流通连接的流出孔道(66B)，每个流出孔道也连接到一个燃料组件(16)上，许多与上述燃料组件回流孔道(68B)流通连接的分支回流孔道(66B)，以及至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：豪华德弗兰克芬斯特，威廉爱德华克拉森，卢西诺维罗尼西，
申请(专利权)人：西屋电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]