CN109478431B - 核反应堆、组装和更换热电偶导管的方法、实现这些方法的组件 - Google Patents

Abstract

核反应堆包括：容器(1)；支撑板(8)，其在容器(1)中放置在堆芯(2)上方；多个热电偶导管(21)；以及支撑构件(33)，其设置成将热电偶导管(21)保持就位。每个支撑构件(33)包括刚性紧固于支撑板(8)的支脚(35)、紧固有所述或每个热电偶导管(21)的头部(37)以及将头部(37)连接至支脚(35)的可拆卸的连接件(39)。

Description

核反应堆、组装和更换热电偶导管的方法、实现这些方法的组件

本发明总体涉及在核反应堆中组装热电偶导管。

更具体而言，本发明涉及：

-容器，

-核燃料组件，其形成设置在容器中的堆芯；

-支撑板，其在容器中设置在堆芯上方；

-多个热电偶导管，其设置在容器中并通过专用孔穿过支撑板；

-支撑构件，其设置成将热电偶导管保持就位，每个支撑构件刚性附接于支撑板，至少一个热电偶导管附接于每个支撑板。

压水核反应堆在容器内部包括由具有垂直的轴线的棱柱燃料组件构成的核反应堆的堆芯，并且在堆芯上方包括内部上方设备，该内部上方设备特别地包括一组垂直导向管，所述垂直导向管可以引导控制杆，该控制杆由彼此平行放置并含有吸收中子的材料的棒束构成。

为了通过调节堆芯的反应性来控制反应堆，在反应堆的操作期间，吸收棒的簇状物垂直移动，使得吸收棒被引入堆芯的一些燃料组件内更高或更低的高度。

内部上方设备通常包括上板和下板，上板也称为支撑板，下板构成核反应堆堆芯的上板，当内部上方设备处于核反应堆堆芯的使用位置时，该下板压在燃料组件的上端上。引导控制杆的垂直导向管连接至支撑板和下板。它们各自包括插在支撑板与下板之间的第一部分和固定在支撑板上方的第二部分。设置在支撑板与下板之间且平行于导向管的间隔柱可以保持所述板并且提供内部上方设备的刚性。

内部上方设备还包括测量柱，例如圆柱形热电偶柱。在每个热电偶柱中，定位有热电偶组件，其可以测量反应堆堆芯的预选的一组燃料组件的出口处的冷却剂的温度。

通常有两个或四个热电偶柱。

每个热电偶柱不固定于内部上方设备的支撑板上，而是由在该板上方垂直延伸并进入热电偶柱的主轴引导。然而，每个热电偶柱仅通过上方密封装置固定于反应堆容器的盖，该上方密封装置定位在固定在盖的开口中的适配器的管与柱的上部之间。

因此，多个热电偶定位在柱中并通过设置在柱的基部的周边开口从该柱出来，以便分别接合穿过支撑板的分支。为此，每个分支设置有导向管，该导向管定位成与设置在支撑板上的孔对齐，基本上悬于必须进行温度测量的区域。将热电偶插入由热电偶柱和定位在对应的分支的管中的下方导向管支撑的上方导向管中。热电偶的敏感测量端定位在预定的测量区域中。

一些热电偶用于测量堆芯出口处的反应堆的冷却剂的温度，该堆芯出口位于堆芯的上板下方，靠近燃料组件的上端部分。

插入导管的热电偶受到高温和压力应力的影响，使得在反应堆的容器中停留一定时间之后，它们中的一些可能存在操作缺陷。

因此，不再可能有反应堆堆芯的冷却剂的实际温度的可靠且代表性的图。

因此，需要在核反应堆的定期维护操作期间更换这些热电偶和/或这些导管。

在停止并冷却反应堆之后并且拆掉盖之后更换这些导管。

在目前的反应堆中，热电偶导管焊接在支撑构件上，并且支撑构件拧在支撑板上。

热电偶导管的拆卸导致支撑构件的不可逆的损坏。需要加工支撑构件以消除焊接接头。新的热电偶导管的安装也很繁琐，因为它需要在高度辐射的环境中进行焊接操作。

在这种情况下，本发明旨在提出一种可以便于这样的更换操作的组件。

为此，本发明涉及一种上述类型的组件，其特征在于，每个支撑构件包括刚性附接于支撑板的支脚、附接有每个热电偶导管的头部以及从头部到支脚的可拆卸的连接件。

因此，使热电偶导管的拆卸更容易。其足以拆卸连接件以将具有热电偶导管的头部与支脚分离。这种重新组装也更容易。

这有利于更换一个或多个特定的热电偶导管以及以单次操作更换所有热电偶导管。该最后的操作通过所有支撑构件的头部与对应的支脚分开来进行，同时拆下附接有头部的所有热电偶导管。

单独考虑或根据任何技术上可行的组合考虑，核反应堆还可以具有以下一个或多个特征：

-可拆卸的连接件是螺纹连接件；

-头部包括堆芯和可拆卸地连接至堆芯的盖，堆芯和盖在它们之间界定多个容纳部以接收热电偶导管；

-可拆卸的连接件将堆芯连接至支脚；

-容纳部在芯部中至少部分被挖空，盖包括封闭容纳部的至少一个臂。

根据第二方面，本发明涉及一种用于在如上所定义的核反应堆中组装热电偶导管的方法，所述方法包括以下步骤：

-将支腿组装于支撑板上；

-将热电偶导管的端部区段和支撑构件的头部组装在子组件中；

-将部件的子组件转移到支撑板上方；

-将头部附接于支撑构件的支脚。

单独考虑或根据任何技术上可行的组合考虑，该方法还可以具有以下一种或多种特征：

-转移步骤包括：

-将子组件附接于刚性的传送结构的子步骤；

-使传送结构与子组件移动到支撑板上方的子步骤；

传送结构包括平台和用于将头部附接于平台的构件；

传送结构包括定心装置，所述定心装置设置成与安装在支撑板上的互补的定心装置配合。

根据第三方面，本发明涉及一种用于更换具有上述特征的核反应堆中的现有的热电偶导管的方法，该方法包括以下步骤：

-相对于支脚拆卸头部；

-卸下头部和现有的热电偶导管的端部区段；

-将新的端部区段和新的头部组装在子组件中；

-将部件的子组件转移到支撑板上方；

-将新的头部附接于支撑构件的支脚。

根据第四方面，本发明涉及一种用于实现上述组装方法的组件，所述组件包括：

-多个支撑构件，其设置成将热电偶导管保持就位，每个支撑构件包括设置有到支撑板的附接件的支脚、设置有用于至少一个热电偶导管的附接件的头部以及用于将头部附接于支脚的可拆卸的连接件；

-传送结构，其包括平台和用于将头部附接于平台的构件。

通过阅读下述描述，将更好地理解本发明，下面的描述仅作为例子提供并且参照附图来进行，在附图中：

-图1是穿过压水核反应堆的容器的垂直对称平面的示意性剖视图；

-图2是核反应堆的内部上方设备的示意性局部立体图；

-图3是根据本发明的核反应堆的支撑构件的分解图；

-图4是图3的支撑构件的上部的立体图，其中热电偶导管附接于头部；以及

-图5和图6示出根据本发明的方法的两个步骤，即，将热电偶导管和支撑构件的头部组装成子组件以及将子组件转移到支撑板上方。

图1所示的核反应堆包括容器1，并且在容器1内部包括由燃料组件3构成的堆芯2，燃料组件3并置使得燃料组件的纵向轴线是垂直的。反应堆的堆芯2定位在由通用的附图标记4表示的内部下方设备内部，并且特别地包括堆芯的分隔部5。

核反应堆通常是压水反应堆(PWR)。可替代地，反应堆为另一种类型。

核反应堆还包括由通用的附图标记6表示的内部上方设备，其通过上方芯板7搁在堆芯的组件上。

如图1所示，内部上方设备6包括用于导向管的支撑板8，其在下文被称为支撑板8。该支撑板8平行于构成内部上方设备6的下部的上方芯板7延伸，并且上方芯板7制成将内部上方设备6附接于容器1的内部。

内部上方设备6包括由通用的附图标记9表示的导向管，所述导向管各自由位于支撑板8上方的上方部分9a和在内部上方设备6的支撑板8与上方芯板7之间的下方部分9b构成，该上方部分9a具有圆形剖面，下方部分9b通常基本上是带有圆角的方形截面。部分9a和9b中的每一个构成用于内部上方设备的导向管9，允许连接至悬架和移动杆的簇状物垂直运动，以调整核反应堆堆芯的反应性，所述悬架和移动杆的垂直运动通过没有示出的位于容器1的盖1a上方的机构进行。

除了导向管9的下方部分9b之外，保证上方芯板7相对于支撑板8的保持和分离的间隔柱10也放置在内部上方设备6的支撑板8与上方芯板7之间。

图2示意性示出了支撑板8的上方面部的立体图，其支承导向管9的上方部分9a，并且在该图所示的示例性实施方式中示出了在支撑板8上方平行于导向管9延伸的两个热电偶柱20。可以将支撑板8悬于容器1上的凸缘没有示出，但是在图6中可见。

传统上，一组热电偶导管21定位在每个热电偶柱20中。通常，每个导管21向内接收并引导热电偶，该热电偶可以测量核反应堆堆芯处的预选的组件单元的出口处的冷却剂的温度。

如图2所示，多个导向管21定位在柱20中并且通过设置在热电偶柱20的支脚上方的周边开口从该柱20出来，以便分别接合由通用的附图标记30表示的、用于供热电偶穿过支撑板8的分支。

在该图中，示出了有限数量的导管21，以便不使图形过载。然而，实际上，存在大量热电偶导管21，其必须相对于彼此保持就位以避免这些导管之间的任何干扰。

为此，核反应堆包括支撑构件33(图3)，其设置为使热电偶导管21相对于彼此并且相对于支撑板8保持就位。

每个支撑构件33刚性附接于支撑板8。至少一个热电偶导管21附接于每个支撑构件33。通常，多个热电偶导管21附接于每个支撑构件33。为了更清晰，这些支撑构件未在图2中示出。

根据本发明，每个支撑构件33包括刚性附接于支撑板8的支脚35、附接有所述或每个热电偶导管21的头部37、以及从头部37到支脚35的可拆卸的连接件39。

支脚35沿容器1的轴线(即垂直地)呈细长的形状。它包括到支撑板8的可拆卸的附接件41。例如，该附接件包括将支脚的下端45固定于支撑板上的螺钉43。

头部37包括芯部47和可拆卸地连接至芯部47的盖49。芯部47和盖49在它们之间限定多个容纳部51以接收热电偶导管21。

芯部47具有垂直细长的形状，并垂直放置在支脚35的延伸部中。

可拆卸的连接件39将芯部47连接至支脚35。通常，可拆卸的连接件39将芯部47的下端53连接至支脚35的上端55。

容纳部51在芯部47中至少部分被挖空。为此，芯部47具有两个彼此相对的大的垂直面部57。容纳部51是设置在大的面部57中的多个凹槽，多个凹槽通常是水平的并且彼此平行。它们在它们的两个相对的端部处是敞开的，并且在大的面部57的整个宽度上延伸。

每个凹槽的截面基本上与设置成接收在其中的热电偶导管的截面配合。

盖49包括封闭容纳部51的至少一个臂59。

在所示的例子中，容纳部51设置在两个大的面部57上，因此盖49包括两个臂59，每个臂59封闭设置在两个大的面部57中的一个中的容纳部。

每个臂59具有压靠对应的大的面部57的表面，由此封闭容纳部51。

盖49还包括端部部分61，每个臂59的上端刚性附接于该端部部分61。因此，盖是U形，并且设置成骑跨在芯部47上。芯部47插在两个臂59之间。

每个导管21夹在一个臂59和凹口51的底部之间，导管21插在凹口51中。

头部37还包括盖49与芯部47的附接件63。例如，该附接件包括螺钉65、穿过端部部分61的孔67和设置在芯部47的一端的螺纹孔69。螺钉65接合在孔67和69中。它具有与孔69的内螺纹配合的外螺纹。

可替代地，盖只有一个臂。

头部37与支脚35的可拆卸的连接件39有利地是螺纹连接件。

芯部的下端53优选以锥体71结束，锥体71接合在具有互补形状的盲孔73中，该盲孔73设置在支脚的上端55处。螺母75被束缚地安装在下端53周围。上端55具有外螺纹77。束缚螺母75设置为拧在外螺纹77上，由此将头部37可拆卸地固定于支脚35。

现在将参照图5和图6来概述用于在上述核反应堆中组装热电偶导管的方法。该方法适用于热电偶导管在支撑板上的初始组装。这里考虑的情况是在单次操作中组装核反应堆的所有热电偶导管。该方法也适用于在单次操作中仅组装一些导管的情况。

该方法包括以下步骤：

-将支脚35组装于支撑板8上；

-将热电偶导管21的端部区段79和支撑构件33的头部37组装在子组件81中(如图5所示)；

-将部件的子组件81转移到支撑板8上方；

-将头部37附接于支撑构件33的支脚35。

通过使用附接件41进行支脚35的组装。例如，将螺钉43拧入支撑板8的螺纹孔中。

通常，热电偶导管21各自包括上升到柱20的出口的主要部分，末端区段79从柱20延伸到分支30。末端区段79通过可拆卸的联接器可拆卸地连接至主要部分和分支30。

在子组件81中，一旦组装在支撑板8上，端部区段79和头部37就具有它们最终占据的位置和形状。这可以大大方便热电偶导管21的组装。子组件81的组装在车间中进行，例如在单元停机期间在没有辐射的区域中进行。

为了组装子组件81，优选使用按比例1制成的支撑板8的模型。该模型特别地再现了热电偶柱20、分支30和支脚35。这些以实际尺寸再现，并且像核反应堆中那样定位。子组件81临时安装在模型上。

为了将热电偶导管21组装在头部37上，首先将导管21放置在凹口51的底部。然后，将盖49放置在芯部47周围，使得臂封闭凹口51。最后，例如，通过将螺钉65拧入螺纹孔69中，将盖49附接于芯部47。

转移步骤有利地包括：

-将子组件81附接于刚性的传送结构83的子步骤；

-使传送结构83与子组件81移动到支撑板8上方的子步骤。

如图6所示，传送结构83包括平台85和用于将头部37附接于平台85的构件86。

例如，平台85大致为板状。

附接构件86通常包括穿过平台的孔和未示出的螺钉。螺钉接合在孔中并拧入设置在头部37中的螺纹孔87中。例如，这些螺纹孔87设置在盖49中。

因此，子组件81悬于平台85下方。

在子组件81在模型上就位时执行附接子步骤。

使用任何合适的装置进行传送结构83与子组件81的移动。例如，支撑板8上方的最终放置通过核反应堆的极性桥(polar bridge)进行。

传送结构83包括定心装置89，定心装置89设置为与安装在支撑板8上的互补的定心装置(未示出)配合。因此，传送结构83通过定心装置和互补的定心装置引导至其标称位置，这保证了子组件81直接放置于其相对于支撑板8的最终位置。在该位置，头部37垂直地位于对应的支脚35的正上方。锥体71接合在盲孔73中。

该模型还配备有互补的定心装置，其设置为与支撑板8的互补的定心装置完全相同。

将头部37附接于支脚35的步骤通常通过拧紧螺母75来致动连接器39而进行。远程地或从传送结构83进行该操作，在这种情况下，传送结构83被设置为实现进入这些连接件中的每一个。例如，为此目的，它包括透明的可拆卸舱口。连接件39由任何适当的装置致动。

在拧紧螺母75之后，移除将头部37固定于平台85的螺钉。

最后，将端部区段79通过可拆卸的联接器连接至热电偶导管21的主要区段和分支30，并且拆下传送平台。

如上所述，本发明还涉及一种用于更换上述核反应堆中的现有的热电偶导管的方法。该操作试图在核反应堆的寿命期间更换所有或一些旧的热电偶导管。

该方法包括以下步骤：

-相对于支脚35拆卸头部37；

-卸下头部37和现有的热电偶导管21的端部区段79；

-将新的端部区段79和新的头部37组装在子组件81中；

-将部件的子组件81转移到支撑板8上方；

-将新的头部37附接于支撑构件33的支脚35。

通过作用于可拆卸的连接件39上而远程执行拆卸步骤。

接下来，通过作用于对应的联接器上而将端部区段79与热电偶导管21的主要部分分离。

例如，头部37和现有的端部区段79的拆下通过上述传送结构83进行。例如，附接构件86用于将头部37附接于结构83，将其余的端部区段79固定于头部37。

支脚35在支撑板8上保持到位并重新用于接收新的头部。

组装子组件81、转移子组件81和附接新的头部37的步骤如上所述。

本发明还涉及一种用于更换如上所述的核反应堆中的单独的热电偶导管的方法。热电偶导管21通过一个或多个支撑构件33附接于支撑板8。如上所述，所述或每个支撑构件33的头部37包括芯部47和可拆卸地连接至芯部47的盖49，芯部47和盖49在它们之间界定多个容纳部51。待更换的导管21接收在所述或每个支撑构件的一个容纳部51中。

该方法包括以下步骤：

-相对于所述或每个支撑构件33的芯部47分离盖49；

-从导管21卸下端部区段79；

-在所述或每个容纳部51中更换新的端部区段79；

-将所述或每个盖49附接于所述或每个对应的芯部47。

在卸下之前，通过作用于联接器上将端部区段79与导管21的主要部分和分支30分离。通过任何适当的方式进行卸下。

新的端部区段的放置通常是远程进行的。在附接步骤之前或之后，通过作用于为此设置的联接器上而将新的端部区段79连接至导管21的主要部分和分支30。

Claims (11)

1.一种核反应堆，其包括：

-容器(1)，

-多个核燃料组件(3)，其形成设置在所述容器(1)中的堆芯(2)；

-支撑板(8)，其在所述容器(1)中设置在所述堆芯(2)上方；

-多个热电偶导管(21)，其设置在所述容器中并通过专用孔穿过所述支撑板(8)，所述多个热电偶导管(21)定位在柱(20)中并通过设置在所述柱(20)的基部的周边开口从所述柱(20)出来，以便分别接合穿过所述支撑板(8)的分支(30)；

-支撑构件(33)，其设置成将所述热电偶导管(21)保持就位，每个支撑构件(33)刚性附接于所述支撑板(8)，至少一个热电偶导管(21)附接于每个支撑构件(33)；

所述核反应堆的特征在于，每个支撑构件(33)包括刚性附接于所述支撑板(8)的支脚(35)、附接有所述热电偶导管(21)的头部(37)以及从所述头部(37)到所述支脚(35)的可拆卸的连接件(39)。

2.根据权利要求1所述的反应堆，其特征在于，所述可拆卸的连接件(39)是螺纹连接件。

3.根据权利要求1所述的反应堆，其特征在于，所述头部(37)包括芯部(47)和可拆卸地连接至所述芯部(47)的盖(49)，所述芯部(47)和所述盖(49)在它们之间界定多个容纳部(51)以接收所述热电偶导管(21)。

4.根据权利要求3所述的反应堆，其特征在于，所述可拆卸的连接件(39)将所述芯部(47)连接至所述支脚(35)。

5.根据权利要求3所述的反应堆，其特征在于，所述容纳部(51)在所述芯部(47)中至少部分被挖空，所述盖(49)包括封闭所述容纳部(51)的至少一个臂(59)。

6.一种用于在根据权利要求1至5中任一项所述的核反应堆中组装热电偶导管(21)的方法，所述方法包括以下步骤：

-将支脚(35)组装于所述支撑板(8)上；

-将所述热电偶导管(21)的端部区段(79)和所述支撑构件(33)的头部(37)组装在子组件(81)中；

-将部件的所述子组件(81)转移到所述支撑板(8)上方；

-将所述头部(37)附接于所述支撑构件(33)的所述支脚(35)。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述转移步骤包括：

-将所述子组件(81)附接于刚性的传送结构(83)的子步骤；

-使所述传送结构(83)与所述子组件(81)移动到所述支撑板(8)上方的子步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述传送结构(83)包括平台(85)和用于将所述头部(37)附接于所述平台(85)的构件(86)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述传送结构(83)包括定心装置(89)，所述定心装置设置成与安装在所述支撑板(8)上的互补的定心装置配合。

10.一种用于更换根据权利要求1至5中任一项所述的核反应堆中的现有的热电偶导管(21)的方法，所述方法包括以下步骤：

-相对于所述支脚(35)拆卸所述头部(37)；

-卸下所述头部(37)和所述现有的热电偶导管(21)的端部区段(79)；

-将新的端部区段(79)和新的头部(37)组装在子组件(81)中；

-将部件的所述子组件(81)转移到所述支撑板(8)上方；

-将所述新的头部(37)附接于所述支撑构件(33)的所述支脚(35)。

11.一种用于实现根据权利要求6所述的组装方法的组件，所述组件包括：

-多个支撑构件(33)，其设置成将所述热电偶导管(21)保持就位，每个支撑构件(33)包括支脚(35)、头部(37)以及用于将所述头部(37)附接于所述支脚(35)的可拆卸的连接件(39)，该支脚(35)设置有到所述支撑板(8)的附接件(41)，该头部(37)设置有用于至少一个热电偶导管(21)的附接件；

-传送结构(83)，其包括平台(85)和用于将所述头部(37)附接于所述平台(85)的构件(86)。

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