[发明专利]沸水反应器的罩焊接结构

说明书

本申请要求保护的是1997年8月29日申请的美国临时专利申请No.60/057,186的利益。

本发明总体上涉及沸水核反应器，特别是用于这种反应器罩的罩焊接连接结构。

沸水反应器(BWR)的反应器压力容器(RPV)一般大致为圆柱形，其两端封闭，例如由一底头和一拆卸顶头封闭。一顶部引导件通常在反应器压力容器(RPV)内的芯板上方隔开一定距离处。一芯罩或罩通常围绕芯板，并由一罩支撑结构所支撑。特别是，该罩一般为圆柱形，并且既围绕芯板又围绕顶部引导件。芯中心轴线基本上与罩的中心轴线是共轴线，罩的两端是敞开的，所以水可以通过罩的下端向上流入，从罩的上端流出。罩、顶部引导件和芯板限制了核燃料束的横向运动。

罩的尺寸很大，由焊接一起的多个不锈钢圆柱段形成。具体地说，相邻罩段的各端通过一种圆周焊接连接。这种焊接连接结构支撑着各种与反应器运行模式相关的垂直和横向负荷。

然而，罩的焊接增加了罩材料对于公知为颗粒间应力腐蚀裂纹(IGSCC)的不利影响的敏感性。在罩焊接的热效应区一般可能发生裂纹。目前采用容积监测来检测并评价裂纹的程度。如果检测到的裂纹是明显的，则可能需要进行修补，通过附加的替换负荷通路重新确定焊接连接的整体性。

希望提供一种罩，其焊接容易检测，如果需要的话容易修复。还希望提供这样一种罩，其并不明显地增加制造成本。

本发明的这些和其它的目的可以通过一种罩实现，这种罩包括一用于安装监测和清洁工具的整体的轨道。在一实施例中，该罩包括大致圆柱形的第一和第二罩段。各罩段具有一主体，主体具有一第一端和一第二端。第一罩段的第一端具有一焊接准备面。各罩段在与第一端相邻的一外表面上包括一凸起。

在焊接准备面与第二罩段的第一端之间形成焊缝。在该焊缝处罩基本上几何平衡，即在其两侧材料相等。几何平衡的焊缝在其两侧具有相同的热下陷特性，并且焊接残余应力分布更均匀。

上述焊接连接结构使罩易于监测和修复。具体地说，这种焊接结构使罩焊接连接结构的焊接材料、热效应区和相邻的基础材料更容易监测。整体的轨道使得监测装置(可见的、超声波的、涡电流的)易于安装，并提供一种精确和可重复的参照。此外，当监测和分析显示焊缝的结构完整性需要一替换的负荷通路时，这种连接结构使这种替换的负荷通路容易安装。而且，这种焊接连接结构减少了应力腐蚀裂纹的危险。特别是，由于将焊接填料量减至最小，从而减小了热效应区域，并且这种焊接连接结构是几何平衡的，这促进了焊接残余应力的平均分布。这种焊接连接结构并不显著地增加罩的制造成本。

图1是一示意性的局部横剖的视图，示出一沸水反应器；

图2是焊接前相邻罩段的一横剖面图；

图3是焊接后相邻罩段的一横剖面图；

图4是焊接罩段的另一实施例的一横剖面图；

图5是焊接罩段的又一实施例的横剖面图；

图6是穿过一罩段和监测工具一局部横剖面图；和

图7是穿过一罩段和一夹具的横剖面图。

图1为一示意性的局部横剖面图，其示出包括一反应器压力容器(RPV)102的沸水反应器100，反应器压力容器(RPV)102大致为圆柱形，其一端由一底头106封闭，而另一端由一可拆卸顶头(未示出)封闭。一顶部引导件108位于该反应器压力容器(RPV)102内的一芯板110上方隔开一定距离处。一罩112围绕着芯板110并由罩支撑结构114所支撑。在罩112与该反应器压力容器(RPV)102的壁之间形成一环116。一环形的导流板118围绕该反应器压力容器(RPV)102在罩支撑结构114与该反应器压力容器(RPV)102的壁之间延伸。反应器压力容器(RPV)102由该反应器压力容器的支撑结构120所支撑，当然在反应器压力容器(RPV)102中充以水。

图1中示出的反应器压力容器(RPV)102是关闭的，许多部件被拆除。例如，在运行中许多燃料束和控制杆(未示出)位于顶部引导件108与芯板110之间的区域中。此外，在运行中蒸汽分离器和干燥器以及许多其它部件(未示出)位于顶部引导件108上方的区域内。