[其他]具有改进排管容器组件的压水堆

说明书

本发明涉及一个具有改进设计的压水堆系统。更详细地说，涉及在压力壳内并由其提供必要机械支承作用的改进排管容器组件，并考虑了排管容器组件遇到的允许应力条件和振动问题。

在技术上众所周知，传统压水堆使用了很多控制棒，这些控制棒装在反应堆容器内。这些轴向平行的控制棒可作轴向移动插入到燃料棒组件中。这些控制棒装有吸收中子的材料，因此，可降低堆芯中子通量水平。调整控制棒与有关燃料组件的相对位置，就能控制和调节反应堆的反应性和相应的输出功率。典型的控制棒排列成棒束，每个棒束的那些棒装到一个公共的各自相关的星形接头上，每个星形接头又连接到有关的棒束升降控制机构上。

在这种压水堆的一些改进设计中，使用了控制棒束（RCC）和水置换棒束（WDRC）及所谓的灰棒束，后两种棒束在结构上和相应的控制棒束相同，因此，这两种棒束在这里均看作控制棒束。在一个这样的反应堆设计里，总共有2800多根反应堆控制棒和水置换棒，组装成185个棒束。每个棒束各自有相应的星形接头，棒束的棒分别装在星形接头上。

在这样典型的改进设计的压水堆里，在反应堆容器内，由下往上设置了一个下部吊兰组件、一个内部吊兰组件、一个排管容器（每个都大致呈圆筒状）和一个上部封头。在下部吊兰里装有组成堆芯的许多相互平行的燃料棒组件。燃料棒组件上下端分别由相应的上下堆芯板支承。上堆芯板焊接到内部吊兰组件园柱侧壁的底部边缘上。在内部吊兰组件里装有大量的紧密布置的棒导向装置，导向装置基本上布满内部吊兰组件的整个截面。第一种和第二种形式导向装置分别装有反应堆控制棒束和水置换棒束。这些棒束分别套装在与它们相对应的导向装置内，通常与相应的燃料棒组件密切合作。

本发明针对压水堆采用的改进设计的主要目标之一，是要达到有效地改善燃料利用率，使总燃料费用降低。根据这个目的，水置换棒束起机械慢化剂控制作用。当开始新燃料循环时，所有水置换棒束完全插入相关的料材棒组件中，从而进入到堆芯。燃料循环一般约为十八个月，此后必须更换燃料。当循环中过剩反应性水平降低时，水置换棒束成组地逐步从堆芯抽出，以便使反应堆保持在同样的反应性水平上，即使燃料棒组件的反应性随时间而下降时也是如此。相反，控制棒束相对于燃料组件作轴向移动以连续控制反应堆的反应性和相应的输出功率水平，例如，用来响应负荷的要求，其方式类似于传统压水堆的控制运行。水置换棒束为反应堆的谱移控制提供了一种机械手段，这与在1983年4月29日提交的序号为：490，099的称为“核反应堆”的未决申请中透露的反应堆是一样的。

这样改进设计的反应堆的关键性设计指标是使堆内构件的振动减到最小，振动是由于堆芯的引出流体从其中通过时引起的，达到此指标的主要因素是使堆芯的引出水流以轴向通过压力壳内部吊兰组件，因此，要保持水流平行于棒束和相应棒导向装置。维持轴向流动的有效条件是减少棒束处横流的出现。由于有大量的棒束和水置换棒所要求的材料形式，可能产生值得注意的磨损，这一点特别重要。通过增加容器的有效长度，使棒的位置处在容器出口接管的下面来达到此目的，这样，棒束只经受轴向流动。因此，设置排管容器作为一个附加结构，它装在内部吊兰组件上面，也就是在棒束上面。排管容器接受轴向堆芯的引出流体，然后拐90°弯到径向方向，再从容器径向分布的出口接管排出。因此，排管容器必须经受住冷却剂从轴向转到径向的横流。在容器上部的堆内构件里必须设有屏蔽和分配流量的装置。

排管容器通常包括一块下部排管容器板和一块上部排管容器板。棒导向装置下端和上端的位置分别固定在上部堆芯板和下部排管容器板上。许多排管安装在排管容器内，并平行地装在下部和上部板定位孔之间，它们分别与棒导向装置对准。在下部排管容器板上设置了许多通流孔，它们与相应的排管的孔的位置是错开的。堆芯的引出中流体通过内部吊兰组件向上流动时经过排管流出。排管容器接收的堆芯的引出口流体或者是它的大部分流量，使其从轴向流动转到径向方向，以便通过与排管容器相通的在外径方向排列的出口接管流出。

排管以相同的平行轴向和对中关系连接到相对应的流动套管上，套管延伸到堆容器封头内预定的高度，套管又同相应的封头延伸部分对准并贴近它。封头延伸部分穿过封头结构壁，并在封头直上方的封头外部自由端上。装设如上所述的相应的控制机构。控制机构具有相应的驱动棒，驱动棒延伸通过各自的封头延伸部分。流动套管和排管分别连接到相关的装有控制棒束和水置换棒束的星形接头上，并可用来调整它们在内部吊兰组件里的相应的标高位置。当棒束下降进入下部吊兰组件时也就进入到相关的燃料棒组件中，因此，便可控制堆芯的反应性。