具有在环形下降通道内运行的反应堆冷却剂泵的压水反应堆制造技术

压水反应堆(PWR)包括垂向圆筒形压力容器和设置在容器下段内的核反应堆芯。中空圆筒形中心立管同心地设置在压力容器内。环形下降通道限定在中心立管与压力容器之间。反应堆冷却剂泵(RCP)包括(i)设置在核反应堆芯上方并与环形下降通道流体连通以将一级冷却剂向下推进穿过环形下降通道的叶轮，(ii)设置在压力容器外部的泵马达，以及(iii)将泵马达与叶轮操作地连接的驱动轴。PWR可包括环形下降通道内的内部蒸汽发生器，叶轮设置在蒸汽发生器下方。叶轮可设置在环形下降通道内。RCP还可包括泵壳体，泵壳体与叶轮限定离心式泵。

【技术实现步骤摘要】
具有在环形下降通道内运行的反应堆冷却剂泵的压水反应堆
技术介绍
以下涉及核反应堆领域、发电领域、核反应堆控制领域、核能发电控制领域、热力管理领域以及相关领域。在压水反应堆(PWR)类型的核反应堆设计中，放射性反应堆芯在压力容器底部或底部附近浸入一级冷却水中。一级冷却剂保持在压缩和过冷液相并排出压力容器进入外部蒸汽发生器，或替代地内部蒸汽发生器位于压力容器内(有时称为“一体式PWR”设计)。在任一设计中，被加热的一级冷却水加热蒸汽发生器内的二级冷却水以产生蒸汽。PWR设计的优点在于蒸汽包括未暴露于放射性反应堆芯的二级冷却水。在典型的一体式PWR设计构造中，一级冷却剂流动回路由大致竖直安装(即圆筒轴线垂向定向)的圆筒形压力容器和同心地设置在压力容器内的中空圆筒形中心立管形·成。一级冷却剂向上流动穿过反应堆芯，在反应堆芯一级冷却剂被加热并上升穿过中心立管，从中心立管顶部排出并穿过在压力容器与中心立管之间形成的环形下降通道反向向下流回反应堆芯。这是自然对流流动回路，且该回路可由反应堆芯引起的加热和一级冷却剂在向上并远离反应堆芯流动时的冷却来驱动。但是，对于较高功率的反应堆，有利的或必须的是用通过电动反应堆冷却剂泵提供的动力补充或代替自然对流。大多数商业PWR系统采用外部蒸汽发生器。在这些系统中，一级冷却水由外部泵泵吸，该外部泵连接有在PWR压力容器与外部蒸汽发生器之间延伸的外部管道。这也为使一级冷却水在压力容器内循环提供动力，因为泵驱动整个一级冷却剂流动回路，包括压力容器内的部分。已经发现较少有商业一体式PWR系统采用内部蒸汽发生器。在现有PWR设计中，沸水反应堆(BWR)设计中使用的无轴封型的反应堆冷却剂泵适于用在一体式PWR中。该泵通常在压力容器底部、反应堆芯附近(类似于BWR中的布置)或在容器顶部联接在压力容器内。两种布置都是有问题的。联接至容器底部引起在低高度处穿透容器，这在涉及这些连接的冷却剂泄漏事故(LOCA)的情况下会是有问题的。联接至容器顶部之所以有问题是因为该区域通常已被外部控制棒驱动机构(CRDM)单元和内部加压器或与外部加压器的焊接连接以及通过该区域馈送的各种仪器等所占据。本文揭示了提供各种优点的改进，这些优点对于本领域的技术人员来说阅读下文时会显而易见。
技术实现思路
在本专利技术的一方面，设备包括压水反应堆(PWR)，该压水反应堆包括垂向定向的圆筒形压力容器，该圆筒形压力容器包括固定在一起的容器上段和下段。该圆筒形压力容器具有垂向定向的圆筒轴线。核反应堆芯设置在容器下段内。中空圆筒形中心立管与圆筒形压力容器同心设置并设置在圆筒形压力容器内。环形下降通道限定在中空圆筒形中心立管与圆筒形压力容器之间。反应堆冷却剂泵(RCP)包括(i)设置在核反应堆芯上方并与环形下降通道流体连通以将一级冷却剂向下推进穿过环形下降通道的叶轮，(ii)设置在压力容器外部的泵马达，以及(iii)将泵马达与叶轮操作地连接的驱动轴。在某些实施例中，RCP固定至容器下段。在某些实施例中，PWR还包括设置在环形下降通道内的内部蒸汽发生器，且RCP的叶轮设置在内部蒸汽发生器下方。在某些实施例中，叶轮设置在压力容器内部环形下降通道内以推进一级冷却剂向下穿过环形下降通道。例如，叶轮可设置在压力容器内部压力容器的悬垂部上方，泵马达设置在压力容器外部在悬垂部下方，驱动轴垂向定向并将悬垂部下方的泵马达与悬垂部上方的叶轮操作地连接。在某些实施例中，RCP还包括入口和出口凸缘，入口和出口凸缘将泵入口和出口与环形下降通道连接，且PWR还包括在中空圆筒形立管与压力容器之间延伸的环形分隔件，以将环形下降通道分成上段和下段，其中环形下降通道上段经由入口凸缘与泵入口连接，而环形下降通道下段经由出口凸缘与泵出口连接。在某些实施例中，叶轮设置在压力容器内部环形下降通道内以推进一级冷却剂向下穿过环形下降通道，且反应堆冷却剂泵还包括泵壳体，该泵壳体包含叶轮，其中，泵壳体还设置在压力容器内部在环形下降通道内，且泵壳体和叶轮协作地限定离心泵。在本专利技术的另一方面，设备包括压水反应堆(PWR)，包括垂向定向的圆筒形压力容器，包括容器上段和下段；中空圆筒形中心立管，该中空圆筒形中心立管与圆筒形压力容器同心设置并设置在圆筒形压力容器内，其中，环形下降通道限定在中空圆筒形中心立管与圆筒形压力容器之间；设置在容器下段内的核反应堆芯；以及多个反应堆冷却剂泵(RCP)，多个反应堆冷却剂泵围绕中空圆筒形立管间隔开并固定至容器下段，其中，每个反应堆冷却剂泵包括(i)设置在压力容器内部环形下降通道内的叶轮，(ii)设置在压力容器外部的泵马达，以及(iii)将泵马达与叶轮操作地连接的驱动轴。在某些实施例中，靠近多个叶轮的环形下降通道形状做成限定用于多个叶轮的公共环形泵壳体，公共环形泵壳体与多个转动叶轮协配以推进一级冷却剂向下穿过环形下降通道。在某些实施例中，每个RCP还包括设置在压力容器内部环形下降通道内并与叶轮协配以限定离心泵的壳体。在某些实施例中，PWR还包括设置在环形下降通道内的蒸汽发生器、以及设置在蒸汽发生器下方且在核反应堆芯上方的叶轮。在本专利技术的另一方面，设备包括压水反应堆(PWR)，包括垂向定向的圆筒形压力容器，包括容器上段和下段；设置在容器下段内的核反应堆芯；中空圆筒形中心立管，该中空圆筒形中心立管与圆筒形压力容器同心设置并设置在圆筒形压力容器内，其中，环形下降通道限定在中空圆筒形中心立管与圆筒形压力容器之间；环形分隔件，该环形分隔件将环形下降通道分成彼此流体隔离的上段和下段；以及多个反应堆冷却剂泵(RCP)，多个反应堆冷却剂泵围绕中空圆筒形中空立管间隔开，其中，每个RCP的入口通过入口凸缘与下降管上段连接，且每个RCP的出口通过出口凸缘与下降管下段连接，使得RCP将一级冷却剂从环形下降通道上段推入环形下降通道下段。在某些实施例中，每个RCP由其入口凸缘、其出口凸缘或其入口凸缘和其出口凸缘两者支承，且每个RCP包括垂向悬垂在RCP其余部分下方的泵马达。附图说明本专利技术可采用各种部件和部件的组合，以及各种工艺操作和工艺操作的组合。附图仅是为了示出较佳实施例的目的，而不应解释为限制本专利技术。图I示意性地示出具有反应堆冷却剂泵(RCP)的压水反应堆(PWR)的侧剖视图。图2示意性地示出图I的PWR的下部容器的立体图，包括RCP。图3示意性地示出图I的PWR的下部容器的放大部分的侧剖视图，包括剖开的RCP。图4和5示意性地分别示出PWR的下部容器的替代实施例的侧剖视图和立体图，该PWR包括替代实施例RCP，该替代实施例RCP不包括分开锻造的凸缘。图6示意性地示出图4和5的PWR实施例的中部凸缘区域的侧剖视图，包括两个剖开的RCP。图7和8示意性地分别示出PWR的下部容器的替代实施例的侧剖视图和立体图，该PWR包括替代实施例RCP，该替代实施例RCP具有离心泵构造和水平安装的马达。图9示意性地示出图7和8的PWR的下部容器的放大部分的侧剖视图，包括剖开的 RCP。具体实施方式参照图1-3，压水反应堆(PWR)包括圆筒形压力容器10。如本文所使用的，术语“圆筒形压力容器”表示具有大致圆筒形形状的压力容器，但在某些实施例可能偏离数学上的完全圆筒形。例如，说明性圆筒形压力容器10具有沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：压水反应堆(PWR)，所述压水反应堆包括：垂向定向的圆筒形压力容器，所述圆筒形压力容器包括：容器上段和下段，所述容器上段和下段固定在一起并具有所述垂向定向的圆筒形压力容器的圆筒轴线，核反应堆芯，所述核反应堆芯设置在所述容器下段内，中空圆筒形中心立管，所述中空圆筒形中心立管与所述圆筒形压力容器同心设置并设置在所述圆筒形压力容器内，其中，环形下降通道限定在所述中空圆筒形中心立管与所述圆筒形压力容器之间，以及反应堆冷却剂泵，所述反应堆冷却剂泵包括(i)叶轮，所述叶轮设置在所述核反应堆芯上方并与所述环形下降通道流体连通以将一级冷却剂向下推进穿过所述环形下降通道，(ii)泵马达，所述泵马达设置在所述压力容器外部，以及(iii)驱动轴，所述驱动轴将所述泵马达与所述叶轮操作地连接。

【技术特征摘要】
2011.07.28 US 13/192,735及其等同物的范围内。·权利要求1.一种设备，包括 压水反应堆(PWR)，所述压水反应堆包括 垂向定向的圆筒形压力容器，所述圆筒形压力容器包括容器上段和下段，所述容器上段和下段固定在一起并具有所述垂向定向的圆筒形压力容器的圆筒轴线， 核反应堆芯，所述核反应堆芯设置在所述容器下段内， 中空圆筒形中心立管，所述中空圆筒形中心立管与所述圆筒形压力容器同心设置并设置在所述圆筒形压力容器内，其中，环形下降通道限定在所述中空圆筒形中心立管与所述圆筒形压力容器之间，以及 反应堆冷却剂泵，所述反应堆冷却剂泵包括(i)叶轮，所述叶轮设置在所述核反应堆芯上方并与所述环形下降通道流体连通以将一级冷却剂向下推进穿过所述环形下降通道，( )泵马达，所述泵马达设置在所述压力容器外部，以及(iii)驱动轴，所述驱动轴将所述 泵马达与所述叶轮操作地连接。2.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述反应堆冷却剂泵固定至所述容器下段。3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述容器上段具有比所述容器下段大的直径。4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述环形下降通道在所述容器上段内具有相对小的内径并在所述容器下段内具有相对大的内径，且所述反应堆冷却剂泵的所述叶轮设置在所述压力容器内在所述环形下降通道的过渡区域内，所述环形下降通道的内径在所述过渡区域从所述相对小的内径过渡到所述相对大的内径。5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述容器下段包括悬垂部，在所述悬垂部处所述反应堆冷却剂泵固定有(I)在所述悬垂部上方设置在所述压力容器内部所述环形下降通道内的所述叶轮，以及(II)在所述悬垂部下方设置在所述压力容器外部的所述泵马达。6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述驱动轴垂向定向。7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述容器下段包括凸缘，所述容器下段通过凸缘固定至所述容器上段，所述凸缘具有比所述容器下段的其余部分大的直径，从而限定所述悬垂部，所述反应堆冷却剂泵固定在所述悬垂部。8.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述反应堆冷却剂泵还包括入口和出口凸缘，所述入口和出口凸缘将所述泵入口和泵出口与所述环形下降通道连接，所述PWR还包括 环形分隔件，所述环形分隔件在所述中空圆筒形中心立管与所述压力容器之间延伸以将所述环形下降通道分成上段和下段； 其中所述环形下降通道上段经由所述入口凸缘与所述泵入口连接，且所述环形下降通道下段段经由所述出口凸缘与所述泵出口连接。9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述叶轮设置在所述泵马达上方，且所述驱动轴垂向定向。10.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述叶轮设置在所述压力容器内部所述环形下降通道内以推进一级冷却剂向下穿过所述环形下降通道。11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述叶轮在所述压力容器的悬垂部上方设置在所述压力容器内部，且所述泵马达在所述压力容器的所述悬垂部下方设置在所述压力容器外部，所述驱动轴垂向定向并将所述悬垂部下方的所述泵马达与所述悬垂部上方的所述叶轮操作地连接。12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，靠近所述叶轮的所述环形下降通道形状做成限定泵壳体，所述泵壳体与所述叶轮协作以将一级冷却剂向下推动穿过所述环形下降通道。13.如权利要求10所述的设备，其特征在于 所述反应堆冷却剂泵包括多个反应堆冷却剂泵，所述多个反应堆冷却剂泵包括设置在所述环形下降通道内并围绕所述中空圆筒形中心立管间隔开的相应多个叶轮，以及 靠近所述多个叶轮的所述环形下降通道形状做成限定环形泵壳体，所述环形泵壳体与所述多个叶轮协作以将一级冷却剂向下推动穿过所述环形下降通道。14.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述反应堆冷却剂泵还包括泵壳体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·夏高茨，M·W·阿莱斯，M·J·爱德华，R·J·帕莉格，
申请(专利权)人：巴布科克和威尔科克斯核能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：