[发明专利]用于压水堆的控制棒驱动机构的安装系统

说明书

技术领域

本发明涉及核反应堆技术、核发电技术、核反应堆控制技术、核反应堆电力分配技术以及相关技术。

背景技术

在一体化的压水堆（integral PWR）型的核反应堆设计中，核反应堆堆芯在压力容器底部处或靠近底部浸没在一次冷却剂水中。在典型设计中，一次冷却剂在一般为直立（即，圆柱形的轴线垂直地定向）安装的圆筒形压力容器中保持在过冷却的液态中。中空的圆柱形中央上升器同心地设置在压力容器内。一次冷却剂向上流过反应堆，在那里冷却剂被加热，通过中央上升器上升，从中央上升器的顶部排出，并反向向下通过下泄环腔流回到反应堆堆芯。

核反应堆堆芯由多个燃料组件组成。每个燃料组件包括多个燃料棒。包括中子吸收材料的控制棒插入到反应堆堆芯内和提升出反应堆堆芯外，以控制堆芯的反应性。控制棒通过控制棒导向管而被支承和导向，控制棒导向管又由导向管框架支承。在一体化PWR的设计中，至少一个蒸汽发生器位于压力容器内，通常在下泄环腔内，而稳压器则位于压力容器顶部，使蒸汽空间位于压力容器的最顶部位置处。替代地，也可使用外部稳压器来控制反应堆压力。

一组控制棒布置成为控制棒组件，该组件包括控制棒和连接杆，控制棒在其上端处与蛛状结构相连，而连接杆则从该蛛状结构向上延伸。控制棒组件可使用控制棒驱动机构（CRDM）来提升或下降，以将控制棒移入或移出反应堆堆芯。在典型的CRDM构造中，电动机有选择地转动啮合导螺杆的滚柱螺母组件或其它螺纹元件，而导螺杆又与控制本组件的连接杆相连接。在某些组件中，诸如是美国专利No.4,597,934中所描述的组件，可使用磁性升降机来控制一个或多个控制棒的运动。控制棒通常还构造到“紧急停堆（SCRAM）”，所谓“紧急停堆”是指控制棒在紧急情况下可快速地释放，在重力作用下下落到反应堆堆芯内，并快速地终止产生功率的核链式反应。为此，滚柱螺母组件可构造成可分离的，这样，便可释放控制棒组件和导螺杆，导螺杆然后作为平移单元落向堆芯。在其它的构造中，导螺杆与连接杆的连接是闩定的，通过释放门闩来执行紧急停堆，使得控制棒组件落向堆芯，同时，导螺杆保持与滚柱螺母啮合。可参见Stambaugh等人在2010年12月16日公开的美国专利申请No.2010/0316177 A1，其题为“Control Rod Drive Mechanism for Nuclear Reactor（用于核反应堆的控制棒驱动机构）”，本文以参见方式引入其全部内容，并参见Stambaugh等人在2010年12月16日公开的PCT申请国际公开WO2010/144563 A1，其题为“Control Rod Drive Mechanism for Nuclear Reactor（用于核反应堆的控制棒驱动机构）”，本文以参见方式引入其全部内容。

CRDM是复杂而精密的装置，其需要电力来驱动电动机，如果不是电力驱动的话，那么，也可要求用液压、气动或其它动力源来克服从动的紧急停堆释放机构（例如，使可分开的滚柱螺母保持在啮合位置中，或保持连接杆门闩的闩定）。在现有商用核电反应堆中，CRDM位于外部，即，在PWR设计中，其位于压力容器的外面，通常在压力容器上方，或在沸水堆（BWR）的设计中，其位于反应堆下方。外部CRDM的优点是可靠近而进行维护，并可通过外部电气和液压连接器提供动力。然而，需要有贯穿压力容器的机械贯穿件，这就提出了安全性的问题。此外，在紧凑型的一体化PWR设计中，尤其是，使用一体化稳压器的PWR，要构造能让CRDM放置在容器外部的顶上的反应堆设计可能是很困难的。因此，人们研制了内部的CRDM。参见美国专利申请公开No.2010/0316177 A1和PCT申请国际公开WO 2010/144563 A1，本文以参见方式引入该两个专利的全部内容。然而，将CRDM放置到反应堆容器内部需要有结构的支承，并使电力和液压动力的供应变得复杂。用于压力容器内的导体通常不是柔性的，它们不易接合或脱开接合，使得内部CRDM单元的安装和维护富有挑战。

本文披露的是提供各种益处的改进的CRDM，技术人员读过以下描述后将会明白到这些益处。

发明内容

在一个说明性的实施例中，披露了一种装置，该装置包括多个控制棒驱动机构（CRDM）和分配板，每个CRDM构造成提升或降落控制棒组件，分配板构造成安装在核反应堆压力容器内并包括多个连接位置，CRDM在该连接位置处进行安装，分配板包括电力分配线，电力分配线设置在分配板上或设置在分配板内，以将电力分配到安装在分配板上的CRDM。