[发明专利]应用于PWR和BWR反应堆、包括降低高度的用于产生蒸汽的设备的发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能发生设备，其包括饱和蒸汽生成设备和适合于由饱和蒸汽所产生的干燥蒸汽发电的蒸汽涡轮机。

更具体地，本发明涉及其中热源为核反应堆的这样一种设备。

本发明更具体地涉及一种用于从由反应堆芯直接或间接释放的热产生饱和蒸汽的设备。

本发明旨在减小这种饱和蒸汽生成设备的高度而不引入强制蒸汽循环。

本发明的主要应用是具有所谓的II代和III代的蒸汽发生器(类似那些已经使用的)的压水反应堆(pressurizedwaterreactor，PWR)。

尽管参照主要应用进行了描述，但是本发明还应用于沸水反应堆(boilingwaterreactor，BWR)。

本发明特别地应用于低功率或中功率反应堆、模块化或其它方式。特别是，本发明应用到集成设计的反应堆。

背景技术

有许多具有宽的功率范围的压水反应堆(PWR)已经在全世界使用。出于安全性原因，对低功率的反应堆或小型模块反应堆(SMR(为“SmallModularReactor”的首字母缩略词))的水反应堆的研究导致了寻找反应堆结构，在该反应堆结构中，尽可能多的部件集成在反应堆容器中。

文献描述了提供集成类型的反应堆架构的大量的设计。集成类型的反应堆通常为非常细长并具有通常超过20米的容器高度。

在这些集成的反应堆架构中，我们可以区别两种类型：一种是其中蒸汽发生器(GV)容置于反应堆容器中，而第二种是其中蒸汽发生器布置在反应堆容器的上面从而形成它的盖子。

在该第二类型的架构中，释放热量的反应堆芯位于容器的底部中。散热水通常由于泵以强制对流方式循环，但是也可以自然对流方式工作。冷水通过其下入口进入芯，穿过芯(在芯中冷水被加热)，上升进入容器的中央中的空间(通常称为立管)中，直到位于该容器的上方的蒸汽发生器的入口。该水被认为是PWR的原生水。水在通过蒸汽发生器的通路上冷却，并将其热传递给工作流体回路(被称为PWR的次生水)，然后返回到限定了蒸汽发生器的封闭件的内壳体与外壁之间的环形空间中的容器。

PWR反应堆的各种设计使用这种布置：这参考了以西屋公司(Westinghouse)名义的SMR反应堆项目，如在出版物[1]中所描述的。还可以参考以如在专利EP1464058B1中所描述和请求保护的以申请人名义的SMR反应堆项目。

在两个反应堆项目中，蒸汽发生器是锅炉类型的并与核反应堆相关联。

该锅炉蒸汽发生器包括饱和蒸汽生成设备和布置在饱和蒸汽生成设备的上游的两个总成。在次生蒸汽的流动方向串联布置的两个总成的整体功能是确保由原生水在其中循环的管束所产生的蒸汽在离开发生器时尽可能地干燥。第一总成(被称为分离器总成)通常包括旋风分离器，并且适合于从蒸汽去除大多数水且在重力作用下将蒸汽返回到发生器的底部。第二下游总成允许捕获，或者换句话说，收集仍然由分离器总成的下游的蒸汽携带的不多的水颗粒。

在西屋公司[1]的SMR项目中，锅炉蒸汽发生器有两个部分。第一部分布置在容器的上方并且具有环形形式。原生水在管束中间的管中上升并分布在管的入口处，竖直穿过管并返回到反应堆容器。次生水在管的外面循环。在该第一部分中，所产生的蒸汽非常潮湿。将该蒸汽送往蒸汽发生器的第二部分中以在用来致动涡轮机之前被干燥。

该设计方案被选择成使得一次回路的总成(即形成蒸汽发生器的第一部分的容器与管束)尽可能紧凑。然后，蒸汽发生器的第二部分与第一部分在物理上分离并且包括在紧挨蒸汽发生器封闭件坐落的一个部件中的旋风分离器总成和干燥器总成。由于冷凝物在重力作用下不再可以返回，因而循环泵是必要的。换句话说，在SMR项目[1]中，有必要提供用于次生水的强制循环的泵。此外，离开蒸汽发生器的第一部分朝向蒸汽发生器的第二部分的流体包括高比例的液相水，液相与蒸汽相混合，然后可以流动，形成水冲击(waterslug)。为了限制作用在管道上的机械力和与这些水冲击联系的流动不稳定性，优选将蒸汽发生器的第二部分放置在第一部分的上面。在这些条件下，容器总成加上整个的蒸汽发生器表现出较高的高度。

在循环PWR反应堆或集成PWR反应堆(例如在专利EP1464058B1中所描述的项目中的那些PWR反应堆)中，蒸汽发生器的两个部分(即专用于蒸汽生成的部分和专用于干燥的部分)坐落在相同的封闭件中。然而，该类型的锅炉蒸汽发生器具有相当高度的主要缺点。