具有外部蒸汽鼓筒的一体式压水反应堆制造技术

压水反应堆（PWR）包括：压力容器，该压力容器被分成包含主冷却剂的上腔室、包含主冷却剂的下腔室以及蒸汽发生器腔室，该蒸汽发生器腔室间设在上腔室和下腔室之间并包含二次冷却剂；核反应堆堆芯，包含裂变材料的核反应堆堆芯设置在下腔室内；一个或多个上升器，上升器设置成将主冷却剂从核反应堆堆芯向上传送到上腔室；以及多根管子，这些管子经过蒸汽发生器腔室，并设置成将主冷却剂从上腔室向下传送到下腔室。蒸汽分离器可操作地连接到蒸汽发生器腔室，以使蒸汽相的二次冷却剂与水相的二次冷却剂分离。

【技术实现步骤摘要】
具有外部蒸汽鼓筒的一体式压水反应堆
技术介绍
以下涉及核反应堆技术、核发电技术、核安全技术以及相关技术。传统的压水反应堆(PWR)包括圆筒形压力容器，该压力容器包括含有裂变材料的核反应堆堆芯。核反应堆堆芯位于充注有主冷却水的、压力容器底部附近。在运行期间，反应堆堆芯对主冷却水加热，且经加热的水趋于上升。位于反应堆堆芯上方并同轴地位于压力容器内的圆筒形中央上升器将上升的经加热的水传送到压力容器的顶部附近，在压力容器的顶部处，经加热的水排出，并向下流回经过“下降(下水)”环腔，以实现主冷却剂流回路，而该环腔限定于中央上升器和圆筒形压力容器的内壁之间。这种主冷却剂循环可由反应堆堆芯产生的热量驱动地自然发生(B卩，自然循环)。此外或替代地，可设有成组的反应堆冷却剂泵来辅助或驱动主冷却剂循环。在传统的PWR中，主冷却剂经管路从压力容器排出，并进入外部蒸汽发生器内。此蒸汽发生器是换热器，在此换热器中，经管路的主冷却剂用作加热二次冷却水的热源，该二次冷却水流经蒸汽发生器内的二次冷却剂流路。通常，两个或更多个外部蒸汽发生器并联运行，以提供一定冗余级别。一体式PWR是蒸汽发生器位于压力容器内的设计变型。通常，蒸汽发生器是设置在下降环腔内的环状件(或成组的蒸汽发生器形成环状组件)。向下流经下降环腔的主冷却剂用作热源，而二次冷却剂流入压力容器内，并向上流经蒸汽发生器以去除热能。蒸汽发生器通常具有管壳式构造，其中，管子组件由壳体所围绕。在一些这种构造中，主冷却剂向下流经管子(即“管侧”)，而二次冷却剂向上流过壳体(即“壳体侧”)。或者，向下的主冷却剂流可以在壳体侧，而向上的二次冷却剂流可以在管侧。管子可具有各种几何形状，诸如平直的垂直管，或绕在中央上升器周围的螺旋管，等等。采用螺旋形蒸汽发生器管的一体式PWR设计在2010年12月16日公开的、Thome等人的美国公开第2010/0316181A1号的“IntegralHelicalCoil Pressurized WaterNuclear Reactor (一体式螺旋线圈压水核反应堆)”中描述，该专利申请的全部内容以参见的方式纳入本文。在一些一体式PWR设计中，蒸汽发生器输出直接适于驱动涡轮机或其它蒸汽驱动的机械的单相干蒸汽。或者，如果蒸汽发生器输出湿蒸汽或蒸汽水混合物，则这些蒸汽可以在外部蒸汽鼓筒内进行干燥。参见，例如2011年7月4-8日在奥地利维也纳的国际原子能代理机构的召开的关于近期发展的先进核反应堆技术的地区间研习会上Shulyak提出的iiWestinghouseSmall Modular Reactor Development Overview (西屋小模块反应堆发展概况)”。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，压水反应堆(PWR)包括:压力容器，该压力容器被分成包含主冷却剂的上腔室、包含主冷却剂的下腔室以及蒸汽发生器腔室，该蒸汽发生器腔室间设在上腔室和下腔室之间并包含二次冷却剂；核反应堆堆芯，包含裂变材料的核反应堆堆芯设置在下腔室内；一个或多个上升器，上升器设置成将主冷却剂从核反应堆堆芯向上传送到上腔室；以及多根管子，这些管子经过蒸汽发生器腔室，并设置成将主冷却剂从上腔室向下传送到下腔室。蒸汽分离器可操作地连接到蒸汽发生器腔室，以使蒸汽相的二次冷却剂与水相的二次冷却剂分离。在本专利技术的另一方面，压水反应堆(PWR)包括:压力容器，该压力容器被分成包含主冷却剂的上腔室、包含主冷却剂的下腔室以及蒸汽发生器腔室，该蒸汽发生器腔室间设在上腔室和下腔室之间并包含二次冷却剂；核反应堆堆芯，包含裂变材料的核反应堆堆芯设置在下腔室内；一个或多个上升器，上升器设置成将主冷却剂从核反应堆堆芯向上传送到上腔室；以及多根管子，这些管子经过蒸汽发生器腔室，并设置成将主冷却剂从上腔室向下传送到下腔室。蒸汽分离器可操作地连接到蒸汽发生器腔室，以使蒸汽相的二次冷却剂与水相的二次冷却剂分离。没有构造成使二次冷却剂在蒸汽发生器腔室和蒸汽分离器之间主动地循环的泵。在本专利技术的又一方面，压水反应堆(PWR)包括:压力容器，该压力容器被分成包含主冷却剂的上腔室、包含主冷却剂的下腔室以及蒸汽发生器腔室，该蒸汽发生器腔室间设在上腔室和下腔室之间并包含二次冷却剂；核反应堆堆芯，包含裂变材料的核反应堆堆芯设置在下腔室内；一个或多个上升器，上升器设置成将主冷却剂从核反应堆堆芯向上传送到上腔室；以及多根管子，这些管子经过蒸汽发生器腔室，并设置成将主冷却剂从上腔室向下传送到下腔室。蒸汽分离器可操作地连接到蒸汽发生器腔室，以使蒸汽相的二次冷却剂与水相的二次冷却剂分离。蒸汽发生器腔室不包括或不包含设置成沿定义的流路来传送二次冷却剂的管道。例如，蒸汽发生器腔室不包括或不包含管壳式蒸汽发生器，在此管壳式蒸汽发生器内，主冷却剂和二次冷却剂中的一个在管壳式蒸汽发生器的管子内沿一个方向流动，而主冷却剂和二次冷却剂中的另一个在管壳式蒸汽发生器的壳体内沿相反方向流动。在本专利技术的另一方面，压水反应堆(PWR)包括:压力容器，该压力容器被分成包含主冷却剂的上腔室、包含主冷却剂的下腔室以及蒸汽发生器腔室，该蒸汽发生器腔室间设在所述上腔室和所述下腔室之间并包含二次冷却剂；核反应堆堆芯，包含裂变材料的核反应堆堆芯设置在下腔室内；多个上升管，所述上升管经过所述蒸汽发生器腔室的内侧圆筒形区域，并设置成将主冷却剂从所述核反应堆堆芯向上传送到所述上腔室；以及多根管子，所述管子设置成将主冷却剂从所述上腔室向下传送到所述下腔室，其中，所述管子经过所述蒸汽发生器腔室的外侧环形区域，该外侧环形区域围绕所述蒸汽发生器腔室的内侧圆筒形区域。蒸汽分离器可操作地连接到蒸汽发生器腔室，以使蒸汽相的二次冷却剂与水相的二次冷却剂分离。附图说明本专利技术可采用各种部件和部件的结构，以及各种工艺操作和工艺操作的安排。附图仅是为了示出较佳实施例的目的，而不应解释为限制本专利技术。图1和2示意地示出文中所述的两个说明性压水反应堆(PWR)设计的示意侧向剖视图。较佳实施例的详细描述参照图1，压水反应堆(PWR)类型10的说明性核反应堆包括压力容器12，该压力容器在说明性实施例中是垂直安装的圆筒形容器。(应注意到如文中所用，术语“圆筒形”不需要是数学上精确的圆筒形，而是允许诸如沿圆筒形轴线的长度的直径变化之类的偏差，包括容器贯穿件或其它局部特征等)。核反应堆堆芯14布置在压力容器12的下部。反应堆堆芯14包括大量裂变材料，诸如包含在合适基质材料中、浓缩在易裂变同位素235U中的二氧化铀(UO2)的材料。在典型的构造中，裂变材料布置为设置在堆芯篮中的“燃料棒”。压力容器12包含处于过冷状态的主冷却水(通常是轻水，即H2O,但也可考虑重水，即D20)。中空圆筒形中央上升器16同心地设置在圆筒形压力容器12内，以将由放射性核反应堆堆芯14加热的主冷却剂大致向上通过通道。示意性的PWRlO包括由压力容器12的顶部和挡板22限定的内部稳压器容积20。挡板22提供挡板22上方的稳压器容积20与压力容器12容积的、设置在挡板22下方的其余部分之间的受限流体连通。在合适的实施例中，挡板22是跨越压力容器12直径的钢板，且通过诸如波动管线24和通气管26的狭窄通道来提供受限流体连通。在PWRlO的正常运行期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：压水反应堆，所述压水反应堆包括：压力容器，所述压力容器被分成包含主冷却剂的上腔室、包含主冷却剂的下腔室以及蒸汽发生器腔室，所述蒸汽发生器腔室设在所述上腔室和所述下腔室之间并包含二次冷却剂；核反应堆堆芯，包含裂变材料的所述核反应堆堆芯设置在所述下腔室内；一个或多个上升器，所述上升器设置成将主冷却剂从所述核反应堆堆芯向上传送到所述上腔室；以及多根管子，所述管子经过所述蒸汽发生器腔室，并设置成将主冷却剂从所述上腔室向下传送到所述下腔室；以及蒸汽分离器，所述蒸汽分离器可操作地连接到所述蒸汽发生器腔室，以使蒸汽相的二次冷却剂与水相的二次冷却剂分离。

【技术特征摘要】
2012.01.17 US 13/351,940及其等同物的范围内。权利要求1.一种设备，包括: 压水反应堆，所述压水反应堆包括: 压力容器，所述压力容器被分成包含主冷却剂的上腔室、包含主冷却剂的下腔室以及蒸汽发生器腔室，所述蒸汽发生器腔室设在所述上腔室和所述下腔室之间并包含二次冷却剂； 核反应堆堆芯，包含裂变材料的所述核反应堆堆芯设置在所述下腔室内； 一个或多个上升器，所述上升器设置成将主冷却剂从所述核反应堆堆芯向上传送到所述上腔室；以及 多根管子，所述管子经过所述蒸汽发生器腔室，并设置成将主冷却剂从所述上腔室向下传送到所述下腔室；以及 蒸汽分离器，所述蒸汽分离器可操作地连接到所述蒸汽发生器腔室，以使蒸汽相的二次冷却剂与水相的二次冷却剂分离。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述一个或多个上升器包括: 设置在所述压力容器内的中空圆筒形中央上升器； 所述蒸汽发生器腔室包括包围所述中空圆筒形中央上升器的蒸汽发生器环腔。3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括: 上环形管板，所述上环形管板与所述管子的上端部连接，并限定所述上腔室和所述蒸汽发生器腔室之间的边界；以及 下环形管板，所述下环形管板与所述管子的下端部连接，并限定所述下腔室和所述蒸汽发生器腔室之间的边界。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述一个或多个上升器包括: 经过所述蒸汽发生器腔室的多个上升管； 所述上升管在所述多根管子内侧并由所述多根管子围绕，所述多根管子经过所述蒸汽发生器腔室，并设置成将主冷却剂从所述上腔室向下传送到所述下腔室。5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述蒸汽发生器腔室包括单个连接的容积，所述上升管和设置成将主冷却剂从所述上腔室传送到所述下腔室的所述管子均穿过所述单个连接的容积。6.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述蒸汽发生器腔室包括圆筒形容积，所述上升管和设置成将主冷却剂从所述上腔室传送到所述下腔室的所述管子均穿过所述圆筒形容积。7.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述上升管具有与所述管子相同的横截面，所述管子设置成将主冷却剂从所述上腔室传送到所述下腔室。8.如权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括: 上管板，所述上管板与所述管子的上端部以及所述上升管的上端部连接，而所述上管板限定所述上腔室和所述蒸汽发生器腔室之间的边界；以及 下管板，所述下管板与所述管子的下端部以及所述上升管的下端部连接，而所述下管板限定所述下腔室和所述蒸汽发生器腔室之间的边界。9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，在25摄氏度，所述上升管内的张力大于所述管子内的张力。10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述蒸汽发生器腔室包含二次冷却剂作为蒸汽/水混合物。11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述蒸汽发生器腔室不限定二次冷却剂流路。12.如权利要求1所述的设备，其特征在于，没有可操作地设置在所述蒸汽发生器腔室和所述蒸汽分离器之间的泵，且所述蒸汽发生器腔室和所述蒸汽分离器构造成使所述二次冷却剂通过自然循环来循环。13.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述蒸汽发生器腔室是不分段的单个容积。14.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·E·宾汉姆，
申请(专利权)人：巴布科克和威尔科克斯核能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：