用于核反应堆的盒式堆芯筒体制造技术

核反应堆被设计成将控制元件的负载路径与反应堆堆芯的负载路径联接，从而减少控制元件和反应堆堆芯之间的差异移动的机会。盒式堆芯筒体可以在制造设施中被制造成包括反应堆堆芯、控制元件支撑件和控制元件驱动系统。盒式堆芯筒体可以被安装到反应堆容器封头，并且任何移动，例如由于地震力导致的移动，向控制元件和反应堆堆芯传递同等的方向和幅度，从而抑制差异移动的机会。抑制差异移动的机会。抑制差异移动的机会。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于核反应堆的盒式堆芯筒体
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年2月1日提交的、标题为“用于核反应堆的盒式堆芯筒体(CARTRIDGE CORE BARRELFOR NUCLEAR REACTOR)”的美国专利申请第17/164,820号的权益，该美国专利申请要求2020年8月17日提交的、标题为“用于核反应堆的盒式堆芯筒体(CARTRIDGE CORE BARREL FOR NUCLEAR REACTOR)”的临时专利申请第63/066,785号的优先权，上述专利申请的内容通过引用以其整体并入本文。
[0003]背景
[0004]大部分核反应堆具有堆芯，在堆芯内，燃料元件和控制元件以不同的相互关联的布置支撑，以支持控制反应堆输出的临界反应性。冷却剂通常被迫使通过燃料元件和控制元件之间的通道，以将由裂变燃料元件产生的热传递到热交换器，以用于有用的目的。
[0005]在一些情况下，熔融金属被用作冷却剂，在一些情况下，熔融金属是钠。在一些核反应堆中，例如在池型反应堆(pool type reactor)中，其中堆芯被浸没在保持在反应堆容器内的冷却剂池中，堆芯通常由反应堆容器支撑，而控制元件通常由容器封头(vessel head)的平板支撑，该容器封头的平板包封反应堆容器的顶部。
[0006]从安全角度来看，这种控制元件支撑布置通常是优选的。例如，如果控制元件支撑结构失效，则控制元件会落入反应堆容器中并降低堆芯内的反应性。通常，堆芯的重量由反应堆容器支撑，用于燃料元件和反应性元件的容器内处理系统(in
‑
vessel handling system)连同燃料元件和反应性元件一起的重量也由反应堆容器支撑。
[0007]除了堆芯的重量外，容器还支撑其中容纳的冷却剂的重量。因此，容器必须是坚固的，以便不仅在静态条件下支撑所施加的负载，而且还必须能够在地震事件期间支撑负载，地震事件可能施加比处于静态条件大得多的负载。
[0008]此外，反应堆堆芯和控制元件之间的任何相对运动可能影响堆芯内的反应性，并且因此，反应堆被设计成使堆芯和控制元件之间的相对运动最小化。如果反应堆容器从侧面或容器底部被支撑并且冷却剂存货例如由于地震事件被连带着运动，则反应堆容器的柔性可以允许反应堆堆芯相对于悬挂在容器封头上的控制元件移动，从而在正反应性方向和负反应性方向两者上引起反应性系数(Keff)的摆动。
[0009]概述
[0010]根据一些实施方案，描述了一种反应堆布局，其中反应堆容器悬挂在反应堆封头上；然而，堆芯的重量可能不由反应堆封头支撑，而是可以直接传递到位于反应堆容器外部并由地球支撑的支撑结构。在一些实例中，反应堆堆芯由悬挂在反应堆容器封头上的盒(cartridge)支撑，从而将反应堆堆芯和控制元件两者的负载路径联接到公共支撑结构，这降低了反应堆堆芯和控制元件之间相对移动的可能性。
[0011]根据一些实施方案，核反应堆堆芯支撑系统包括支撑筒(cylinder)，支撑筒具有上部部分和下部部分；以及在上部部分处的安装件，该安装件配置成与反应堆容器封头接合并且从反应堆容器封头支撑支撑筒的重量，其中支撑筒悬挂在反应堆容器封头上。
[0012]在一些情况下，反应堆堆芯位于支撑筒内。支撑筒和反应堆堆芯可以预先组装并
运送到反应堆安装地点。
[0013]在一些情况下，燃料元件处理系统定位于支撑筒内。此外，控制元件支撑系统可以位于支撑筒内。
[0014]在一些实施方案中，支撑筒和控制元件驱动系统共享公共负载路径。换句话说，支撑筒和控制元件驱动系统的重量由同一结构支撑。
[0015]例如，支撑筒和控制元件驱动系统两者均可以悬挂在反应堆容器封头的一部分上。
[0016]在一些情况下，位于支撑筒内的反应堆堆芯的支撑不将负载传递到反应堆容器。例如，反应堆堆芯可以位于支撑筒内，并且反应堆堆芯的重量可以由反应堆容器封头支撑。
[0017]根据一些实施方案，用于建造核反应堆的方法包括以下步骤：在制造设施中制造反应堆容器；在制造设施中制造盒式堆芯筒体；在制造设施中制造反应堆堆芯；在制造设施中制造控制元件驱动系统；在制造设施中，将控制元件驱动系统和反应堆堆芯组装在盒式堆芯筒体内，以产生堆芯模块；以及将堆芯模块运送到建造地点。
[0018]该方法还可以包括将反应堆容器运送到建造地点。在一些情况下，该方法可以包括将反应堆容器安装在反应堆建筑物中。该方法还可以包括将反应堆模块放置在反应堆容器内的步骤。
[0019]在一些情况下，建造核反应堆的方法可以包括将反应堆堆芯模块联接到反应堆容器封头的第一部分。在一些情况下，该方法包括将控制元件驱动系统联接到反应堆容器封头的第一部分。
[0020]根据一些实施方案，用于核反应堆堆芯的堆芯下支撑结构(below core support structure)包括锥形支撑部分；圆柱形支撑部分，其通过过渡部分联接到锥形支撑部分；以及一个或更多个竖直肋。
[0021]一个或更多个竖直肋可以联接到锥形支撑部分。锥形支撑部分可以包括锥形张力裙部(conical tension skirt)，该锥形张力裙部具有联接到圆柱形支撑部分的大直径周边。在一些情况下，一个或更多个竖直肋联接到锥形张力裙部的上表面。
[0022]附图简述
[0023]图1是根据一些实施方案的核反应堆支撑结构的示意图；
[0024]图2图示了根据一些实施方案的用于堆芯
‑
容器界面的堆芯下支撑结构；
[0025]图3图示了根据一些实施方案的用于堆芯
‑
容器界面的堆芯下支撑结构；
[0026]图4图示了根据一些实施方案的用于堆芯
‑
容器界面的具有悬挂张力裙部的堆芯下支撑结构；
[0027]图5图示了根据一些实施方案的具有肋的堆芯下支撑结构；
[0028]图6图示了根据一些实施方案的独立于反应堆容器的堆芯下支撑结构；
[0029]图7图示了根据一些实施方案的呈现底部支撑容器配置的堆芯下支撑结构；
[0030]图8图示了根据一些实施方案的配置成悬挂在反应堆封头上的堆芯支撑结构；
[0031]图9图示了根据一些实施方案的堆芯支撑结构，该堆芯支撑结构利用盒将堆芯支撑件联接到控制杆支撑件；
[0032]图10图示了根据一些实施方案的堆芯下支撑结构和穿过反应堆容器的负载路径；
[0033]图11图示了根据一些实施方案的独立于反应堆容器来支撑堆芯的盒式堆芯支撑
结构；以及
[0034]图12图示了根据一些实施方案的盒模块。
[0035]详细描述
[0036]本公开内容总体上涉及用于堆芯下支撑件的设备，该堆芯下支撑件例如是用于核反应堆容器或核反应堆堆芯的支撑件，该支撑件在一些情况下是过渡到反应堆容器的圆柱形支撑件的锥形支撑件。在一些情况下，锥形支撑区段内的竖直肋提供额外的刚性(s本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种核反应堆堆芯支撑系统，包括：支撑筒，所述支撑筒具有上部部分和下部部分；以及在所述上部部分处的安装件，所述安装件配置成与反应堆容器封头接合并且从所述反应堆容器封头支撑所述支撑筒的重量；其中所述支撑筒悬挂在所述反应堆容器封头上。2.根据权利要求1所述的核反应堆堆芯支撑系统，还包括在所述支撑筒内的反应堆堆芯。3.根据权利要求2所述的核反应堆堆芯支撑系统，其中，所述支撑筒和所述反应堆堆芯被预先组装并且运送到反应堆安装地点。4.根据权利要求1所述的核反应堆堆芯支撑系统，还包括在所述支撑筒内的燃料元件处理系统。5.根据权利要求1所述的核反应堆堆芯支撑系统，还包括在所述支撑筒内的控制元件支撑系统。6.根据权利要求1所述的核反应堆堆芯支撑系统，其中，所述支撑筒和控制元件驱动系统共享公共负载路径。7.根据权利要求6所述的核反应堆堆芯支撑系统，其中，所述支撑筒和所述控制元件驱动系统两者均悬挂在所述反应堆容器封头的一部分上。8.根据权利要求1所述的核反应堆堆芯支撑系统，其中，对位于所述支撑筒内的反应堆堆芯的支撑不将负载传递到所述反应堆容器。9.根据权利要求1所述的核反应堆堆芯支撑系统，其中，反应堆堆芯位于所述支撑筒内，并且所述反应堆堆芯的重量由所述反应堆容器封头支撑。10.一种建造核反应堆的方法，包括：在制造设施中制造反应堆容器；在所述制造设施中制造盒式堆芯筒体；在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯，
申请(专利权)人：泰拉能源公司，
类型：发明
国别省市：