用于向內(nèi)部控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(crdm)單元提供能量的電力分配板的制作方法
【專利說(shuō)明】用于向內(nèi)部控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)單元提供能量的電力分配板
[0001]背景
[0002]下文涉及核反應(yīng)堆技術(shù)，核發(fā)電技術(shù)、核反應(yīng)堆控制技術(shù)、核反應(yīng)堆電力分配技術(shù)和相關(guān)技術(shù)。
[0003]在一體式壓水反應(yīng)堆(一體式PWR)型核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中，核反應(yīng)堆堆芯在壓力容器底部處或附近浸沒(méi)于主冷卻劑水中。在典型設(shè)計(jì)中，主冷卻劑以過(guò)冷液相維持在圓柱形壓力容器中，圓柱形壓力容器總體上直立安裝(即，其圓柱軸線豎直定向)。中空?qǐng)A柱形中心立管同心安置于壓力容器內(nèi)側(cè)。主冷卻劑穿過(guò)反應(yīng)度堆芯向上流動(dòng)，其中，主冷卻劑被加熱，穿過(guò)中心立管上升，從中心立管頂部排放，并且反向以通過(guò)降液管環(huán)形空間向下往回朝向反應(yīng)堆堆芯流動(dòng)。
[0004]核反應(yīng)堆堆芯由多個(gè)燃料組件構(gòu)成。每個(gè)燃料組件包括多個(gè)燃料棒。包括中子吸收材料的控制棒插入于反應(yīng)堆堆芯內(nèi)并且從反應(yīng)堆堆芯提出以控制堆芯反應(yīng)性?？刂瓢粲煞磻?yīng)堆堆芯內(nèi)側(cè)控制棒引導(dǎo)管和堆芯外側(cè)的引導(dǎo)管框架支承和引導(dǎo)。在一體式PWR設(shè)計(jì)中，至少一個(gè)蒸汽發(fā)生器位于壓力容器內(nèi)側(cè)(即，與反應(yīng)堆是“一體的”)，通常在降液管環(huán)形空間中，并且加壓器位于壓力容器頂部，其中蒸汽空間作為反應(yīng)堆最頂部的點(diǎn)。替代地，外部加壓器可以用于控制反應(yīng)堆壓力。
[0005]一組控制棒被布置為控制棒組件，控制棒組件包括在其上端與扼狀物或三腳架連接的控制棒和從三腳架向上延伸的連桿?？刂瓢艚M件被升高或降低以使用控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)將控制棒移動(dòng)進(jìn)出反應(yīng)堆堆芯。在典型CRDM配置中，電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或磁性組件選擇性地旋轉(zhuǎn)滾柱螺母組件或其它螺紋元件，滾柱螺母組件或其它螺紋元件接合導(dǎo)螺桿，導(dǎo)螺桿依次與控制棒組件的連桿連接?？刂瓢敉ǔＲ脖慌渲脼椤癝CRAM”，這表示控制棒在緊急情況下快速釋放以在重力下落入到反應(yīng)堆堆芯內(nèi)并且快速地終止發(fā)電核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。為此目的，滾柱螺母組件可以被配置成可分離以便釋放控制棒組件和導(dǎo)螺桿，然后控制棒組件和導(dǎo)螺桿作為平移單元朝向堆芯降落。在另一配置中，導(dǎo)螺桿與連桿的連接被閂鎖并且通過(guò)釋放閂鎖來(lái)執(zhí)行SCRAM使得控制棒組件朝向堆芯掉落，同時(shí)導(dǎo)螺桿保持與滾柱螺母接合。參看Stambaugh 等人，“Control Rod Drive Mechanism for Nuclear Reactor，，，在 2010 年 12月16日公開(kāi)的美國(guó)公開(kāi)N0.2010/0316177 Al，其以全文引用的方式并入到本文中；以及，DeSantis, “Control Rod Drive Mechanism for Nuclear Reactor，，，在 2011 年 9 月 15 日公開(kāi)的美國(guó)公開(kāi)N0.2011/0222640 Al，其以全文引用的方式并入到本文中。
[0006]CRDM為復(fù)雜精密的裝置，其通常包括需要電力的電動(dòng)馬達(dá)并且也需要液壓、氣動(dòng)或另一動(dòng)力源來(lái)克服無(wú)源SCR釋放機(jī)構(gòu)(例如，以保持可分離的滾柱螺母處于接合位置，或者維持連桿閂鎖的鎖定)，除非這也電操作(例如，電磁夾具，其在移除了電力后釋放)。在現(xiàn)有商業(yè)核電反應(yīng)堆中，CRDM位于外部，即在壓力容器外側(cè)，在PWR設(shè)計(jì)中通常在容器上方，或者在沸水反應(yīng)堆(BWR)設(shè)計(jì)中通常在反應(yīng)堆下方。外部CRDM具有可用于維護(hù)的可接近性的優(yōu)點(diǎn)并且可以通過(guò)外部電連接器和液壓連接器提供能量。然而，必需的到壓力容器內(nèi)的機(jī)械貫穿件帶來(lái)安全顧慮。此外，在緊湊一體式PWR設(shè)計(jì)中，特別是在采用一體式加壓器的那些設(shè)計(jì)中，可能難以配置反應(yīng)堆設(shè)計(jì)以允許頂置外部放置CRDM。因此，發(fā)展了內(nèi)部CRDM設(shè)計(jì)。參看美國(guó)公開(kāi)N0.2010/0316177 Al和美國(guó)公開(kāi)N0.2011/0222640 Al，它們以全文引用的方式并入到本文中。
[0007]然而，這種方案的困難在于在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)側(cè)需要大量電氣(和可能液壓和/或氣動(dòng))布線。例如，如果存在69個(gè)CRDM單元，每個(gè)CRDM單元三個(gè)電纜線(例如，電力、位置指示器和接地)，那么69個(gè)單元需要207個(gè)電纜線。CRDM單元的位置受到顯著約束，例如在PWR的情況下，所有CRDM單元在反應(yīng)堆堆芯上方，并且在離堆芯一定距離以有效地允許CRDM單元將控制棒組件移動(dòng)進(jìn)出堆芯。用于緩解定位約束的一種方案是使相鄰CRDM單元豎直錯(cuò)列，如在美國(guó)公開(kāi)N0.2011/0222640 Al中公開(kāi)。然而，用于電布線的空間仍是狹小的。在核反應(yīng)堆中的電布線通常呈礦物絕緣(MI)纜線的形式，其具有有限的彎曲半徑規(guī)范。布線操作諸如編結(jié)或接合纜線對(duì)于MI纜線而言是復(fù)雜的，因?yàn)榈V物絕緣可能會(huì)因?yàn)樗┞抖鴵p壞。SCRAM功能是安全相關(guān)的，并且因此如果甚至一個(gè)CRDM單元變得不操作，核安全法規(guī)可能需要停止反應(yīng)堆，使得這種大量MI布線的可靠性至關(guān)重要。
[0008]在本文中公開(kāi)了改進(jìn)，這些改進(jìn)提供各種益處，通過(guò)閱讀下文的描述，這些益處對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在一說(shuō)明性實(shí)施例中，一種核反應(yīng)堆包括壓力容器，壓力容器容納主冷卻劑水并且還包括:核反應(yīng)堆堆芯，其包括裂變材料；安裝板；安裝于安裝板上的一組電裝置，其中電裝置組為(I) 一組控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)單元和⑵一組反應(yīng)堆冷卻劑泵(RCP)之一；以及，多個(gè)纜線模塊，其安裝于分配板的插孔中。每個(gè)纜線模塊包括與電裝置中的一個(gè)或多個(gè)連接的礦物絕緣(MI)纜線，纜線模塊包括作為一單元從所述分配板的所述插孔移除的其MI纜線。
[0010]在另一說(shuō)明性實(shí)施例中，核反應(yīng)堆包括壓力容器，壓力容器容納主冷卻劑水并且還包括:核反應(yīng)堆堆芯，其包括裂變材料；安裝板；安裝于所述安裝板上的分配板；以及安裝于分配板上的一組電裝置。分配板包括安置于分配板中或分配板上并且與電裝置組連接的礦物絕緣(MI)纜線。電裝置組為下列之一:(I) 一組控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)單元和(2)一組反應(yīng)堆冷卻劑泵(RCP)。分配板不能支承電裝置組的重量，分配板將電裝置組的重量傳遞到安裝板，安裝板支承電裝置組和分配板的組合重量。在某些實(shí)施例中，分配板包括:板，其具有多個(gè)凹槽；以及纜線模塊，其安置于板的凹槽中，每個(gè)纜線模塊包括安置于分配板上或分配板中的MI纜線的一部分，每個(gè)纜線模塊包括可以作為一單元從板移除的MI纜線的其部分。
[0011]在另一說(shuō)明性實(shí)施例中，一種配電板包括:板，其具有多個(gè)插孔；以及，纜線模塊，其安置于板的插孔中。每個(gè)纜線模塊包括礦物絕緣(MI)纜線并且每個(gè)纜線模塊包括可以作為一單元從板移除的其MI纜線。每個(gè)纜線模塊當(dāng)安裝于板的其插孔中時(shí)限定管道或線槽，其MI纜線穿過(guò)管道或線槽延伸。在某些實(shí)施例中，每個(gè)纜線模塊包括電連接器，當(dāng)電纜模塊安裝于板的其插孔中時(shí)可以在外部接近電連接器。
[0012]在另一說(shuō)明性實(shí)施例中，一種核反應(yīng)堆包括:壓力容器；核反應(yīng)堆堆芯，其包括安置于壓力容器中的裂變材料；安置于壓力容器中根據(jù)前一段所陳述的配電板；以及，一組電裝置，其與配電板的纜線模塊的MI纜線電連接。在某些實(shí)施例中，電裝置組為一組控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)單元。
【附圖說(shuō)明】
[0013]本發(fā)明可以呈現(xiàn)各種部件和部件的布置和各種過(guò)程操作和過(guò)程操作的布置。附圖只是出于說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例的目的并且不應(yīng)被理解為限制本發(fā)明。
[0014]圖1示意性地示出了帶有反應(yīng)堆插圖的上部堆內(nèi)構(gòu)件的一體式壓水反應(yīng)堆(一體式 PWR)。
[0015]圖2示出了合適地用于圖1的一體式PWR的上部堆內(nèi)構(gòu)件的分配板的透視圖。
[0016]圖3示意性地示出了具有用于模塊的開(kāi)口的分配板的替代實(shí)施例。
[0017]圖4示意性地示出了用于圖3的分配板的支承板。
[0018]圖5示出了圖3的分配板的俯視圖，其中安裝了模塊。
[0019]圖6示出了圖5的安裝了模塊的該板的一部分的放大視圖，其中以虛線指示了四個(gè)安裝CRDM支架的覆蓋區(qū)。
[0020]圖7和圖8不出了用于圖3的分配板的電氣和液壓模塊的兩個(gè)替代透視圖。
[0021]圖9和圖10示出了用于圖3的分