[发明专利]控制棒驱动机构内部电连接器

说明书

本申请是于2012年2月27日提交的美国专利申请No.13/405,405的部分继续申请。于2012年2月27日提交的美国专利申请No.13/405,405通过参照全部并入本文。本申请要求享有于2012年4月17日提交的美国临时专利申请No.61/625,484的权益。于2012年4月17日提交的美国临时专利申请No.61/625,484通过参照全部并入本文。

技术领域

以下发明涉及核反应堆技术、核发电技术、核反应堆控制技术、核反应堆电力分配技术以及相关的技术。

背景技术

在一体化的压水堆(一体化PWR)类型的核反应堆设计中，核反应堆堆芯在压力容器底部或靠近压力容器底部被浸没在一次冷却水中。在一种典型的设计中，一次冷却剂在通常直立安装(即，圆柱形的轴线垂直地定向)的圆筒形的压力容器内被保持在过冷却的液相。中空的圆筒形中央上升器被同心地设置在压力容器内。一次冷却剂向上流过反应堆芯，在那里冷却剂被加热，通过中央上升器上升，从中央上升器的顶部排出，并且反向向下通过下泄环腔流回到反应堆堆芯。

核反应堆堆芯由多个燃料组件组成。每个燃料组件包括多个燃料棒。包括中子吸收材料的控制棒插入到反应堆堆芯内并提升出反应堆堆芯外，以控制堆芯的反应性。控制棒通过控制棒导向管而被支承和导向，控制棒导向管又由导向管框架支承。在一体化PWR设计中，至少一个蒸汽发生器位于压力容器内，通常位于下泄环腔内，并且稳压器则位于压力容器的顶部，在反应堆的最顶部位置处具有蒸汽空间。替代地，可使用外部稳压器来控制反应堆压力。

一组控制棒被设置为一个控制棒组件，该组件包括控制棒和连接杆，控制棒在其上端处与蛛状结构相连，而连接杆则从该蛛状结构向上延伸。利用控制棒驱动机构(CRDM)来提升或下降控制棒组件，以将控制棒移入或移出反应堆堆芯。在一种典型的CRDM构造中，电动机选择性地使啮合导螺杆的滚柱螺母组件或其它螺纹元件转动，而导螺杆又与控制棒组件的连接杆相连。控制棒典型地也被构造以进行“紧急停堆(SCRAM)”，“紧急停堆”是旨控制棒在紧急情况下能够快速地被释放，以便在重力的作用下下降到反应堆堆芯内，并且快速地终止发电的核链反应。为此，滚柱螺母组件可以被构造成可分离的，以释放控制棒组件和导螺杆，控制棒组件和导螺杆然后作为平移单元而朝向堆芯下落。在另外的构造中，导螺杆和连接杆的连接被闩锁，并且通过释放闩锁来执行紧急停堆，使得控制棒组件落向堆芯，而导螺杆保持与滚柱螺母啮合。参见Stambaugh等人的于2010年12月16日公开的标题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构”的美国专利申请公开No.2010/0316177 A1，本文以参见方式引入其全部内容；并且参见DeSantis的于2011年9月15日公开的标题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构”的美国专利申请公开No.2011/0222640 A1，本文以参见方式引入其全部内容。

CRDM是复杂而精密的装置，需要电源来驱动电动机，并且也可以需要液压的、气动的或另外的动力源，以克服非能动的SCRAM释放机构(例如，使可分开的滚柱螺母保持在啮合位置中，或者保持连接杆闩的闩锁)，除非这也是电驱动的。在现有的商用核电反应堆中，CRDM位于外部，即位于压力容器的外面，在PWR设计中典型地位于压力容器上方，或者在沸水堆(BWR)设计中位于反应堆下方。外部CRDM具有的优点是可靠近进行维护，并且可通过外部的电连接器和液压连接器而供电。然而，必需的机械穿入压力容器内引起了安全关注。此外，在紧凑型的一体化PWR设计中，尤其是采用内部稳压器的PWR，构造允许在高处从外部放置CRDM的反应堆设计可能是很困难的。因此，已经研制了内部CRDM设计。参见美国专利申请公开No.2010/0316177 A1和DeSantis的于2011年9月15日公开的标题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构”的美国专利申请公开No.2011/0222640 A1，本文以参见方式引入其全部内容。然而，将CRDM放置到反应堆容器内需要结构支承件，并且使电力和液压动力的传输变得复杂。可在压力容器内使用的电导体(可以是矿物绝缘(MI)电缆)通常不是柔性的，并且不易接合或脱开接合或被拼接，使得内部CRDM单元的安装和维护耗时且劳动强度大。

本文披露的是提供各种益处的改进，技术人员通过阅读以下描述将会明白这些益处。

发明内容