[发明专利]一种给核反应堆加燃料的方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于给核反应堆加燃料的方法，并且具体地，涉及给具有紧凑安全壳(containment vessel)的小型模块式反应堆加燃料的方法。

背景技术

采用轻水反应堆的核电站需要定期停电以便用于给反应堆加燃料。新的燃料组件被输送到核电站，并连同可能已经从反应堆预先移除的用过的燃料组件一起暂时存储于燃料存储库(building)内。在加燃料的停电期间，将反应堆中燃料组件的一部分从反应堆移除到燃料存储库。燃料组件的第二部分从反应堆中的一个支撑位置运动到反应堆中的另一个堆芯支撑位置。新的燃料组件从燃料存储库运动到反应堆内以取代被移除的那些燃料组件。这些运动都按照详细的序列计划完成，使得每个燃料组件按照由反应堆堆芯设计者所定制的整体加燃料计划而被放置于特定位置中。

加燃料活动通常处于用于将核电站返回到电力操作的关键路径上，因此这些操作的速度对于核电站的所有者而言是一项重要的有关经济的考虑因素。此外，核电站的设备和燃料组件是昂贵的并且必须加以小心不要由于燃料组件或燃料输送设备处理不当而造成损坏或不必要的暴露于辐射下。这些操作的精确度也是重要的，因为反应堆堆芯的安全和经济的操作取决于处于适当位置下的每个燃料组件。

典型的加压水反应堆需要每十八至二十四个月加一次燃料。在加燃料期间，将反应堆拆开，将堆芯卸载到通常被称为废燃料池的存储位置下。在传统的加压水反应堆中，通过移除反应堆压力容器封头和上部内部结构来接近燃料。这些部件存储于安全库内，而自反应堆容 器凸缘上方的操纵台支撑的专门的加燃料升降设备以一次一个的方式将燃料组件从反应堆容器转移到燃料输送管。输送管将核电站的废燃料储存区域连接到反应堆安全库。燃料在通过输送管转移之前被端部向下翻转(downended)(铺设在其一侧上)。该过程被逆转以便将燃料装载回到反应堆容器内。一些加压水反应堆设计的物理结构(包括对于小型模块化反应堆设备而言正在研发的一体化反应堆)防止直接使用这种传统的加燃料方法。

图1和图2示出这样小型的模块化反应堆。图1示出反应堆安全壳的透视图，其被局部剖开以便示出压力容器及其内部部件。图2是图1中所示压力容器的放大视图。增压器22集成到反应堆容器封头28的上部内，并消除了对单独部件的需求。热的立管柱16将初级冷却剂从堆芯14引导到环绕热立管柱16的蒸汽发生器18。多个冷却剂泵26在接近上部内部结构24的上端部的高度下围绕反应堆容器10沿周向间隔开。反应堆冷却剂泵26是水平安装的轴流密封式电动泵。反应堆堆芯14和上部内部结构24除了它们的大小之外与反应堆中的相应部件基本相同，该反应堆由宾夕法尼亚州的Westinghouse Electric Company LLC，Cranberry Twp.提供。从前述内容，应当显而易见的是采用传统的加燃料方法对于这种类型的安全和紧凑的设计而言是不切实际的，传统的加燃料方法通过在上述容器凸缘30区域的正上方给反应堆井注入燃料并将水下的燃料组件通过延伸通过安全壳的输送管32输送到废燃料池。

因此，对于适于紧凑的一体式反应堆设计而言需要一种新的加燃料方法。

此外，需要能够有效地给这种紧凑安全和一体式反应堆设计加燃料的这种方法，同时不会损坏所输送的部件或造成不必要地暴露于辐射下。

发明内容

这些和其它目的通过给核反应堆加燃料的方法来实现，所述核反 应堆包括：反应堆容器，其具有带凸缘的开放的上端部；容纳堆芯的反应堆容器包括支撑于堆芯上方的多个燃料组件和上部内部结构。具有配合凸缘的反应堆容器封头密封反应堆容器的开放的上端部。加燃料的方法包括移除所述反应堆容器封头并将封头放入到在反应堆容器上方的路径之外的第一存储位置下。然后将上部内部结构从反应堆容器提升到在反应堆容器上方的路径之外的第二存储位置。将具有开放的下端部和开放的上端部的圆柱形罐安装在反应堆容器凸缘上，然后将圆柱形罐的下端部密封到反应堆容器凸缘。在圆柱形罐侧面上的贯穿件连接到加燃料的管，所述管将安全壳的内部连通到安全壳外部并在反应堆库内的废燃料池。在反应堆容器内的反应堆冷却剂的液位升高到至少部分地将圆柱形罐基本上充满到等于废燃料池内冷却剂的液位。然后将加燃料的管打开并采用支撑到圆柱状罐上方的加燃料机器将多个燃料组件从堆芯并通过贯穿件和加燃料的管到达废燃料池中的存储位置。