用于核反应堆的控制棒组件中连接连接杆和控制棒的终端元件的制作方法_2

文档序号:9565657阅读:来源:国知局
示方式示出控制棒导向框架的立体图,其中CRDM已移去以露出CRA连接杆的上端。
[0021]图4用图示方式示出图1-3的CRA的控制棒和连接杆的立体图,其中,阻挡上述部件观察的那些部件已经移去。
[0022]图5用图示方式示出图1-4的CRA的终端配重元件的立体图。
[0023]图6用图示方式示出图5终端配重元件的立体图。
[0024]图7用图示方式示出图5和6的终端配重元件壳体的俯视图。
[0025]图8用图示方式示出位于图1-3的CRA的控制棒导向框架内的图5_7的终端配重元件的壳体(casing)的俯视图。
[0026]图9用图示方式示出J型锁阴附连组件的立体图,其容纳或设置在图5-7的终端配重元件的中心通道内。
[0027]图10用图示方式示出包括J型锁联接器的上部的控制棒、终端配重元件以及J型锁控制棒的组件立体图。
[0028]图11用图示方式示出包括处于锁定结构中的J型锁联接器的细节的控制棒、终端配重元件以及J型锁控制棒的组件的剖视立体图。
【具体实施方式】
[0029]这里披露的是控制棒/CRDM联接组件的范例。在现有的控制棒/CRDM偶联组件中,控制棒由重量轻的“蛛网或蛛状的”蛛状结构终止,该蛛状结构具有最小重量和朝向紧急停堆方向的侧面(侧向)定向的表面面积。蛛状结构构造成提供大的用于附连控制棒的“有效”面积,但在紧急停堆过程中对于水力阻力却提供小的“实际”面积。蛛状结构和连接杆都是不锈钢部件,以提供诸如强度和结实度、低成本、可制造性和与反应堆容器环境相容的诸多优点。
[0030]这里披露的是控制棒/CRDM联接组件,该组件包括以下方面中的一个或两个方面:(i)用终端配重元件替换传统的重量轻的蛛状结构,和/或(ii)用诸如钨(可供选择地为粉末或颗粒形式)、钼、钽等的高密度材料替代控制棒/CRDM联接组件的大部分的不锈钢。所披露的控制棒/CRDM联接组件基本上比传统的控制棒/蛛状结构组件重,这有利地提高重力诱发的紧急停堆的速度和可靠性。
[0031 ] 在使用这里所披露的终端配重元件的控制棒/CRDM联接组件的情形中,与传统的重量轻的蛛状结构相比,由终端配重元件提供的增加的重量,能使终端配重元件可供选择地具有比传统蛛状结构大的朝向紧急停堆方向侧面的实际表面面积,例如,为了提供附加的重量。
[0032]参照图1,图示核反应堆压力容器10的相关部分包括靠近压力容器10底部定位的堆芯围板12。该堆芯围板12包括或包含反应性的堆芯(未示出),其包含或包括放射性材料,举例来说,诸如浓缩的二氧化铀(即,经处理过的U02,具有升高的235U/23SU比)。图中示意地示出了控制棒驱动机构(CRDM)单元14。示例的CRDM14是设置在压力容器10的内部的CRDM ;替代地,也可采用外部的CRDM。作为说明性实例,图1示出示例的单一 CRDM单元14 ;然而,更一般的说,通常有多个CRDM单元,每个单元与不同的多个控制棒联接(但这些附加的CRDM单元未在图1中示出,绘出压力容器10,显示用于如此附加CRDM单元的空间
[0033]位于CRDM单元14下面的是控制棒导向框架16,其在图1的立体图中挡住控制棒/CRDM联接组件(图1中未示出)的视图。延伸在控制棒导向框架16下面的是多个控制棒18。图1示出处于完全插入位置中的控制棒18,其中,控制棒18最大程度地插入堆芯围板12内。在完全插入位置中,终端配重元件(或在替代实施例中,蛛状机构)位于控制棒导向框架16内的下部位置20 (因此在图1中还是未示出)。在图1图示的实施例中,CRDM单元14和控制棒导向框架16被隔离物22间隔开,该隔离物22包括分别与CRDM单元14和控制棒导向框架16联接的相对端的中空管,而连接杆(图1中未示出)可通过其中。
[0034]图1仅示出示例的压力容器10的下部。在运行的核反应堆中,示例的敞开上端24与一个或多个上部压力容器部分相连,它们和图示的压力容器10下部一起形成封闭的压力体积,该体积含有反应堆堆芯(由所示的堆芯围板12表示)、控制棒18、导向框架16和内部CRDM单元14。在替代的实施例中,CRDM单元是外部的,位于反应堆压力容器上方。在如此的实施例中,外部CRDM通过控制棒/CRDM联接组件连接到控制棒,其中,连接杆延伸通过压力容器上部的入口。
[0035]参照图2,包括CRDM单元14、控制棒导向框架16、隔离物22和控制棒18的控制组件,显示为与反应堆压力容器隔离。还有,在图2的视图中,控制棒/CRDM联接组件被控制棒导向框架16和隔离物22遮住。
[0036]参照图3,图中又示出控制棒导向框架16和隔离物22,但CRDM单元已经移去,以露出在隔离物22上方延伸的控制棒30的上端。如果CRDM单元具有灰棒功能,则连接杆30的该示例的上端与CRDM单元接合,以提升或下降连接杆30和由此的附连的控制棒18 (图3中未示出)。如果CRDM单元具有停堆棒功能,则该图示的上端在紧急停堆过程中能够与CRDM单元脱开。在图1-4的每一幅图中,指示出紧急停堆方向S,它在紧急停堆事件中是下落控制棒加速的向下方向。
[0037]参照图4,图中示出控制棒18和连接杆30,而没有任何挡住的部件(例如,没有控制棒导向框架、隔离物或CRDM单元)。在图4的视图中,可见图示的配重元件32,它提供多个控制棒18与连接杆30下端的连接。应该指出的是,与传统的蛛状结构不同,终端配重元件32具有沿着紧急停堆方向S的实质性的伸长。所示的终端配重元件32具有的优点在于,提供提高的重量,以促使紧急停堆快速进行;然而,也可考虑用传统的“蛛网或蛛状的”蛛状结构来替代图示的终端配重元件32。
[0038]参照图5和6,图中分别示出终端配重元件32的立体图和侧视剖视立体图。终端配重元件32包括基本上中空的壳体40,壳体具有上端和下端,上下端被上和下壳体盖板42、44密封住。四个上壳体盖板42图示在图5中,两个上壳体盖板42显示在图6的侧视剖视立体图中。图5的斜向立体图挡住了下部盖板不可见,但在图6的侧向剖视图中可“在边缘上”看见两个下部盖板44。图示的终端配重元件32包括四个下部壳体盖板44,它们类似于图5中所示四个上部壳体盖板42布置。
[0039]图7进一步提供图示的终端配重元件32,图7示出中空壳体40的俯视图,略去了盖板。如图7所示,中空壳体40为圆柱形,其具有平行于紧急停堆方向S的圆柱轴线,以及横向于圆柱轴线的均匀横截面。该横截面是复杂的,形成了中心通道50和四个围绕中心通道50径向地间隔90°的空腔52。中空壳体40的横截面还形成24个小通道54 (S卩,与中心通道50相比是小的),其中在图7中仅示出24个小通道54中的某些通道。图7与图5和6相比,显示通道50、54中的每一个完全地通过壳体50,并没有被上或下盖板42、44盖住。
[0040]首先考虑24个小通道54,它们提供用来固定多个控制棒18的结构。在某些实施例中,24个小通道54中的每一个保持住控制棒,以使多个控制棒18精确地由24个控制棒组成。在其它的实施例中,24个小通道54中的一个或多个可以是空的,或可以用作其它用途,例如,用作堆芯仪表导线的导管,在此情形中,多个控制棒18由少于24个控制棒组成。还应该认识到,终端配重元件32仅是说明性的实例,终端配重元件可具有其它横截面构造,其提供不同数量的控制棒,例如,多于或少于24个。
[0041]下面来考虑围绕中心通道50径向地间隔开90°的四个空腔52。基本上中空的壳体40和上及下盖板42、44合适地由不锈钢制成,但也可考虑采用其它材料。上及下盖板42、44密封四个空腔52。如图6中的侧视剖视图所示,四个空腔52用包括重材料的填料56填充,其中,术语“重材料”是指密度比形成中空壳体40的不锈钢(或其它材料)密度高的材料。例如,填料56可包括重材料,举某些实例来说,重材料诸如是钨(可供选择地呈粉末或颗粒形式)、耗尽的铀、钼、或钽。举例来说,不锈钢的密度约为7.5-8.lg/cm3,而钨的密度约为19.2g/cm3,钽的密度约为16.6g/cm3。在某些优选实施例中,组成填料56的重材
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