[发明专利]用于顶置仪表系统成一体的头部装置

说明书

本发明涉及核反应堆如压水堆的容器用的仪表系统领域。特别是，本发明提供一种具有筒罩成一体的头部结构件，该筒罩包围位于反应堆容器头部或盖子上方的可以缩回的仪表系统。当头部作为整体从反应堆容器上拆下时，头部结构件的用作结构支承件，对暴露于辐射的部件提供整体屏蔽。通过提供一条冷却空气路径，头部结构件也提供一种能保护棒位置指示器的装置和保护控制棒驱动机构以防止受反应堆容器热量影响的方法。

在一个核反应堆如压水堆中，一个密封的反应堆容器装有许多个燃料棒组件，它们沿垂直取向固定在反应堆容器的上下芯板之间。在反应堆容器头部的上方设置了一些机构，用于将控制棒下降一段所需的轴向距离，以进入燃料棒之间的空间，通过吸收一部分由裂变过程发射的中子和γ射线来控制核通量的标准。此外，在燃料组件的燃料棒之间的空间内设置了多个仪表管，用于感测堆芯中的状态，如中子或γ射线通量的数量、流出冷却剂的温度等等。控制棒定位设备和传感器(或其连接电缆)用的仪表管延伸通过反应堆容器头部中的压力贯通件。当反应堆准备检修时，控制棒下降到装有燃料棒的组件中，而仪表管从燃料组件中缩回。反应堆容器的头部卸去螺栓，并用反应堆容器的密闭结构件中设置的回转式吊车提升容器头部移开，而带有附属结构件的头部被安置在水池上方的支承结构件或托架上。仪表管的最下部受到辐照最严重且仍然留在水池中的反应堆头部下方，或者可以拆去并替换下。

一种具有通过反应堆容器头部延伸的仪表管的反应堆设计要胜过具有从下方进入堆芯的仪表系统的设计。已经有许多已知的变型，例如通过顶部入口沿着弯道引入而啮合下面燃料组件的仪表管。从顶部入口可免去在反应堆容器在底部上形成开孔或密封，在发生事故时比较安全。但是，从顶部入口的设计导致结构比较复杂，因为仪表管必须与反应堆容器头部上面的多个控制棒定位装置和仪器管连接件连接。因而可能同时还需要保护这些装置和连接件免受反应堆容器的热量的影响，以保证合适的运行。

通过设置在头部下面并形成反应堆内部结构件的一部分的导管，仪表管和(或)其电气连接件被从一或多个穿过反应堆容器头部的密封入口导向堆芯内多个燃料组件中的仪表套管导入。这些例子都列举在美国专利3,827,935(Gruner等人)；3,853,702(Bevilacpua等人)；4,765,947(Babin等人)和4,983,351(Tower等人)中。通常，对反应堆堆芯中的每个燃料组件至少提供一个传感器管。

作为本发明主题的西屋公司型号为AP600型的设计中，对在反应堆容器头部上方的区域中的控制棒驱动机构和仪表系统的部分提供了冷却空气。反应堆中的控制棒驱动机构可以设置筒罩，以便将冷却空气限制在需要冷却的区域。在已知的配置中，筒罩是一个重量轻的封闭构件。当反应堆的顶部被卸下和存放从而暴露仪表管受辐照的下部时，常需要围绕头部结构件特别是附属的仪表管建立临时的屏蔽，以避免使工作人员暴露在不适当的辐射照射下。

AP600型设计的控制棒驱动机构用的冷却空气筒罩从反应堆容器头部延伸到防震的支承板。冷却空气筒罩使控制棒驱动组件能够从反应堆容器上与反应堆容器头部一起被提升。支承设备通常要保证防震的支承件特别要保证控制棒驱动机构垂直地保持在燃料组件的上方，使得控制棒可以自由地移到燃料组件中以减小核通量，如果需要，在地震破坏时或甚至在导弹袭击时都可以关闭反应堆。

本发明的一个目的是提供一个强度和使用寿命都足够的整体筒罩和辐射屏蔽，使得反应堆头部和与头部连结的内部构件能够作为一个自支承的整体结构安全地拆卸。

本发明的另一个目的是提供一个其屏蔽厚度向下渐增的筒罩结构件，从而在辐照最强的下部提供最大程度的屏蔽。

本发明的又一个目的是通过安全地拆卸反应堆头部来简化和方便反应堆的维修步骤。

本发明还有一个目的是提供一种自支承的成体头部结构件，它消除了对提升支脚和防震支承连杆的需要，但这并不干扰在反应堆头部上方的区域内可用于控制棒导管和仪表管的狭小空间。