[发明专利]蒸汽发生器淤渣清除器装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及管壳式蒸汽发生器，并且更具体地涉及用于从这样的蒸汽发生器的二次侧清洁淤渣的清洁装置。

背景技术

增压水核反应堆蒸汽发生器一般包括：竖直定向的壳；布置于壳中以便于形成管束的多根U形管；用于在与U状弯曲部相对的端部处支承管的管板；与管板的下侧协作的分隔器板；以及通路头部，所述通路头部形成在管束的一个端部处的第一流体入口集管和在管束的另一个端部处的第一流体出口集管。第一流体入口喷嘴与第一流体入口集管流体连通，并且第一流体出口喷嘴与第一流体出口集管流体连通。蒸汽发生器的二次侧包括布置于管束与壳之间的封套，以形成由外侧的壳和内侧的封套组成的环形室，并且给水环布置于管束的U状弯曲端部上方。

已经通过循环穿过反应堆而被加热的第一流体经第一流体入口喷嘴进入蒸汽发生器。从第一流体入口喷嘴，第一流体被导引穿过第一流体入口集管、穿过U形管束、从第一流体出口集管流出、穿过第一流体出口喷嘴至反应堆冷却剂系统的剩余部分。同时，给水通过连接至在蒸汽发生器内部的给水环的给水喷嘴而被引入至蒸汽发生器的二次侧，即蒸汽发生器在管板上方与管束的外侧相交界的一侧。在一个实施例中，一旦进入蒸汽发生器，则给水与从被支承在管束上方的水分分离器返回的水混合。该混合物(被称为下降流)被导引为沿环形室邻近壳向下流直至定位于环形室的底部下方的管板导致水改变方向，从而以与U形管外侧进行传热的关系通过并且向上通过封套的内部。当水正在以与管束进行传热的关系循环时，热量从管中的第一流体传递至环绕管的水，导致环绕管的水的一部分被转化为蒸汽。蒸汽随后上升并且被导引穿过将夹带水与蒸汽分离的多个水分分离器，水蒸气随后从蒸汽发生器排出并且一般被循环通过涡轮机以本领域已知的方式发电。

由于第一流体含有放射性物质并且仅通过U形管的壁与给水隔离，因此U形管的壁形成用于隔离这些放射性物质的第一边界的一部分。因此，重要的是维持U形管无瑕疵。已经发现引起U形管壁的可能泄漏有至少两个原因。在取自运行中的蒸汽发生器的管样本中的裂纹附近发现的高腐蚀水平以及这些裂纹与由在受控的实验室条件下的腐蚀因素产生失效的相似性已经将高腐蚀水平确定为晶间腐蚀的可能原因，并且因此确定为管破裂的可能原因。

管泄漏的其他原因被认为是管变窄。管的涡流测试已经表明在管板附近的管上发生管变窄的水平对应于已经在管板上累积的淤渣的水平。在增压水反应堆蒸汽发生器运行过程中，随着水转变为蒸汽，沉淀物被引入到二次侧上。这种沉积物作为淤渣累积在管板上。淤渣主要为氧化铁颗粒和铜化合物以及少量的其他矿物质，它们已经从给水中沉淀到管板上且沉淀至管板与管之间的环形空间内。可以通过涡电流测试利用对淤渣中的磁性物质敏感的低频信号推测淤渣累积的水平。淤渣水平和管壁变窄位置之间的相关性显著地暗示淤渣沉淀提供了磷酸盐溶液或其他腐蚀性介质在管壁处集中而导致管变窄的场所。

由于上述原因，期望定期清洁沉积物，以维持蒸汽发生器的正确运行。一般地，喷射喷嘴沿U形管的中心(管路径)引入，所述喷射喷嘴将沉积物从管束中移出。在环形空间中，恰好在管束外侧，使用另外的水流来将沉积物输送至抽吸口，沉积物在所述抽吸口处被携带至蒸汽发生器外部以用于处理。

对于某些蒸汽发生器，诸如早先由Combustion Engineering,Inc.制造的那些蒸汽发生器，用于将淤渣从蒸汽发生器的中心向外排出的正常通道受到管路径中的限制部限制。位于管路径的正中心的分隔器板将水平通道限制为标称的1-5/16英寸(2.85厘米)。由于制造公差，介于分隔器板与内部管排之间的空间可能更接近于1英寸(2.54厘米)。额外的空间限制最主要是由于分隔器板未与内部管排平行放置。

由于沿管路径几乎不存在空间，因此当前通过喷扫沿蒸汽发生器的管束的外周引入的大量高压水射流来进行清洁。在清洁过程中，大量喷射被引导成朝向蒸汽发生器的中心，这将沉积物向内推动使得其更难以移除。喷射到蒸汽发生器的中心内的另一个困难在于：淤渣沉淀中的大部分更远离清洁喷射器，在该处喷射丧失能量和焦点。另外，与将喷射器喷射引导成更加垂直于管板相反地，喷射器喷射被引导成更接近平行于管板，在该情况下清洁更加有效。

有效进行淤渣冲洗的挑战为将清洁喷射器与管间隙(即管之间的空间)对准的能力。对于Combustion Engineering设计的蒸汽发生器来说，管之间的间隙标称地为0.116英寸(0.295厘米)。为了深入管内，+/-0.02度的角对准精度是理想的。当从外周向内喷射时，间隙和角对准更加困难，原因在于：每次移动固定装置，必须根据管间隙将喷射器重新定位。