[发明专利]热‑声式核功率分布测量组件

说明书

相关申请的相互参考

本申请是于2013年4月24日提交的题为“THERMO-ACOUSTIC NUCLEAR POWER DISTRIBUTION MEASUREMENT ASSEMBLY(热-声式核功率分布测量组件)”的美国专利申请No.13/869,159的后续部分申请，并且要求享有其优先权。

背景

1.领域

本发明总体涉及核反应堆监控系统，更具体地涉及堆芯内功率分布监控。

2.相关技术

利用处于压力下的水来冷却的核反应堆发电系统的一次侧包括以热交换关系与用于产生有用能量的二次回路隔离开的闭合回路。一次侧包括包封堆芯内结构的反应堆容器、换热式蒸汽发生器内的一次侧回路、加压器的内部容积、使压力水循环的泵和管道；管道连接各个所述蒸汽发生器而泵独立地通到反应堆容器，所述堆芯内结构支撑多个含有裂变物质的燃料组件。包括连接到反应堆容器的蒸汽发生器、泵和管道系统的一次侧的每个部件形成一次侧的循环。

为了图解，图1示出了简化的核反应堆主系统，其包括大致圆筒形的反应堆压力容器10，所述反应堆压力容器具有包封核反应堆芯14的封头12。液体反应堆冷却剂(诸如水)由泵16泵送到容器10，通过吸收热能的堆芯14，然后被排出到通常被称为蒸汽发生器的热交换器18，在该热交换器中，热传递给应用回路(未示出)，所述应用回路诸如为蒸汽驱动的涡轮发电机。然后，反应堆冷却剂返回泵16，完成一次侧循环。典型地，多个上述循环通过反应堆冷却剂管道20连接到单个反应堆容器10。

在图2中更详细地示出了示例性的反应堆设计。除了由多个平行的、竖直的、共同延伸的燃料组件22构成的堆芯14之外，为了进行描述，其他容器内结构可被划分成下堆内结构24和上堆内结构26。在传统的设计中，下堆内结构的作用是支撑、对准和引导堆芯组件和仪表，以及引导容器内的流动。上堆内结构约束燃料组件22(为了简明，在图2中仅示出了两个燃料组件)或为燃料组件提供次级约束，以及支撑和引导仪表和组件(诸如控制杆28)。在图2所示的示例性反应堆中，冷却剂通过一个或多个入口喷管30进入反应堆容器10，向下流过容器与堆芯筒32之间的环形空间，然后在下增压室34中转向180°，向上流过下支撑板37和搁置有燃料组件的下堆芯板36，然后围绕燃料组件并且从燃料组件之间流过。在一些设计中，下支撑板37和下堆芯板36被单一结构(具有与下支撑板37相同高度的下堆芯支撑板)取代。流过堆芯和周围区域38的冷却剂的流量典型地为以大约20英尺/秒的速度约400,000加仑/分钟这么大。所产生的压降和摩擦力趋于使燃料组件上升，这种上升运动受到包括圆形上堆芯板40的上堆内构件的约束。离开堆芯14的冷却剂沿上堆芯板40的底侧流动并在多个穿孔42中向上流动。然后，冷却剂向上且沿径向流到一个或多个出口喷管44。

上堆内构件26可得到容器或容器盖的支撑，并且包括上支撑组件46。负载主要通过多个支撑柱48在上支撑组件46和上堆芯板40之间传递。实质上，每一个所述支撑柱在选定的燃料组件22和上堆芯板40中的穿孔42的上方对准。

可线性移动的控制棒28通常包括驱动轴50和中子毒物棒的连接柄组件52，该控制棒通过控制棒导向管54被引导穿过上堆内构件26并且进入对准的燃料组件22。导向管被固定地连接到上支撑组件46以及上堆芯板40的顶部。支撑柱48的布置有助于延缓在对控制棒插入能力有不利影响的意外状况下导向管变形。

图3是以竖向缩减的形式呈现的燃料组件的正视图，燃料组件大致用附图标记22表示。燃料组件22典型地应用于压水式反应堆中并具有结构骨架，在结构骨架的下端部处包括底部喷管58。底部喷管58支撑位于核反应堆的堆芯区域内的下堆芯板36上的燃料组件22。除了底部喷管58之外，燃料组件22的结构骨架还包括在其上端部处的顶部喷管62以及多个与上堆内构件中的导向管54对准的导向管或套管84。所述导向管或套管84在底部喷管58和顶部喷管62之间纵向延伸，并且在相对端部处被刚性地连接到底部喷管和顶部喷管。