總體而言，本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆系統(tǒng)，具體地說，本發(fā)明涉及穿過反應(yīng)堆堆芯壓力容器的公用供給物貫穿部。

背景技術(shù)：
在用于發(fā)電的核反應(yīng)堆中，如在壓水反應(yīng)堆中，熱量由諸如濃縮鈾之類的核燃料的裂變產(chǎn)生，并且傳遞到流過反應(yīng)堆堆芯的冷卻劑。堆芯包含細(xì)長形核燃料棒，這些細(xì)長形核燃料棒彼此接近地安裝在燃料組件結(jié)構(gòu)中，冷卻劑穿過燃料組件結(jié)構(gòu)和在其上流動。燃料棒在共同擴張平行陣列中彼此間隔開。在給定燃料棒中的燃料原子的核衰變期間釋放的中子和其它原子粒子的一些通過在燃料棒之間的空隙，并且撞擊在相鄰燃料棒中的裂變材料上，有助于核反應(yīng)并且有助于由堆芯產(chǎn)生的熱量?？梢苿涌刂瓢糌灤┒研痉稚ⅲ酝ㄟ^吸收在燃料棒之間通過的中子的一部分，而實現(xiàn)裂變反應(yīng)的整體速率的控制，中子的這部分否則可能有助于裂變反應(yīng)?？刂瓢粢话惆ㄖ凶游詹牧系募?xì)長形棒，并且配合到在燃料組件中的縱向開口或?qū)Ч芴坠苤?，與燃料棒平行地并且在它們之間延伸。將控制棒進(jìn)一步插入到堆芯中使較多中子被吸收而不有助于在相鄰燃料棒中的裂變過程；并且縮回控制棒減小中子吸收的程度，并增大核反應(yīng)的速率和堆芯的電力輸出。控制棒被支承在集束組件中，這些集束組件是可移動的，以使一組控制棒相對于堆芯前進(jìn)或縮回。為此目的，提供控制棒驅(qū)動機構(gòu)，典型地作為上部內(nèi)部裝置的部分，該上部內(nèi)部裝置至少部分地布置在反應(yīng)堆堆芯壓力容器內(nèi)在核反應(yīng)堆上方。壓水反應(yīng)堆的反應(yīng)堆堆芯壓力容器被加壓到很高內(nèi)部壓力，并且控制棒驅(qū)動機構(gòu)部分地容納在壓力殼體中，這些壓力殼體是反應(yīng)堆壓力容器的管狀延伸部。圖1是現(xiàn)有技術(shù)核外殼10的示意圖，該現(xiàn)有技術(shù)核外殼10容納常規(guī)壓水反應(yīng)堆的核反應(yīng)堆壓力容器12，該核反應(yīng)堆壓力容器12具有核堆芯14，該核堆芯14被支承在壓力容器12的下半部內(nèi)?？刂瓢艚M件16，即集束組件之一，象征性地表示在堆芯14內(nèi)，并且支承集束控制棒18，這些控制棒18由驅(qū)動棒20運動到燃料組件(未示出)之中和之外。驅(qū)動棒20可移動地由驅(qū)動棒殼體24支承，該驅(qū)動棒殼體24向上并且穿過可拆式反應(yīng)堆外罩頭部22延伸?？刂瓢趄?qū)動機構(gòu)(CRDM)繞控制棒驅(qū)動殼體24定位在反應(yīng)堆頭部上方，并且使驅(qū)動棒在豎向方向上運動，以便使控制棒18插入在堆芯14內(nèi)的燃料組件中或者從其退出。棒位置指示器線圈26或其它指示器機構(gòu)繞殼體24定位，以跟蹤驅(qū)動棒20的位置，并因而相對于堆芯14跟蹤控制棒18。位置指示器線圈26的輸出通過在外殼10內(nèi)的處理器棒位置指示器(RPI)電子柜28饋送。棒位置指示器電子柜28的輸出然后饋送到外殼外面到邏輯柜30和RPI處理單元32。邏輯柜30與控制系統(tǒng)34對接，該控制系統(tǒng)34提供來自用戶接口36的手動指令以及自動指令，這些自動指令由信息產(chǎn)生，該信息從未示出的設(shè)備傳感器得到。邏輯柜30接收通過用戶接口36和反應(yīng)堆控制系統(tǒng)34來自操作人員的手動指令信號或來自反應(yīng)堆控制系統(tǒng)34的自動指令信號，并且根據(jù)預(yù)定方案提供為操作控制棒18所需的命令信號。電源柜38提供編程電流以操作CRDM，全部都按已知方式。在傳統(tǒng)壓水反應(yīng)堆中用來定位控制棒組件16采用的一種類型的機構(gòu)是磁性千斤頂型機構(gòu)，該磁性千斤頂型機構(gòu)是可操作的，以使控制驅(qū)動棒按近似5/8英寸(1.63cm)的增量距離按離散步驟運動到堆芯之中或之外。在一個實施例中，控制棒驅(qū)動機構(gòu)具有三個電磁線圈和電樞或柱塞，這些電樞或柱塞由電磁線圈驅(qū)動，這三個電磁線圈和電樞或柱塞按合作方式操作，以升高或降低驅(qū)動棒軸20和控制棒集束組件16，該控制棒集束組件16聯(lián)接到驅(qū)動棒軸20上。三個線圈(CRDM)繞壓力殼體24安裝，并且安裝在其外面。三個線圈中的兩個操作夾具，這些夾具當(dāng)由線圈提供動力時接合驅(qū)動棒軸，使一個夾具沿軸向靜止，并且使另一個夾具在第三線圈的影響下是軸向可移動的。在磁性千斤頂型機構(gòu)中，驅(qū)動棒軸具有一些沿軸向間隔開的周向凹槽，這些周向凹槽由在夾具上的鎖閂扣住，這些鎖閂繞驅(qū)動軸沿周向間隔開。第三線圈致動提升柱塞，該提升柱塞聯(lián)接在可移動夾具與固定點之間。如果失去到控制棒機構(gòu)的動力，則兩個夾具都松開，并且控制棒通過重力降落到它們的最大核通量緩沖位置中。只要控制棒動力保持致動，靜止夾具和可移動夾具中的至少一者就在全部時間夾住驅(qū)動軸。三個線圈最終按計時和協(xié)調(diào)方式操作，以夾住和運動驅(qū)動軸。靜止夾具和可移動夾具大體交替地操作，盡管在運動工序期間，兩種類型的夾具在從夾住靜止到用于前進(jìn)或退回的運動的變化期間都接合驅(qū)動軸。在可移動夾具運動到新接合位置的同時，靜止夾具可以夾住驅(qū)動軸?？梢苿訆A具當(dāng)使驅(qū)動軸如由提升柱塞控制的那樣向上或向下運動時，接合驅(qū)動軸。在可移動夾具接合驅(qū)動軸之后，釋放靜止夾具，并且然后致動或禁用柱塞，以實現(xiàn)在一個方向或另一個方向上的運動。多種特定線圈裝置和夾具設(shè)計是可行的，然而，無論對于夾具和提升線圈/電樞裝置采用什么機械裝置，提升線圈都容納在反應(yīng)堆堆芯壓力容器的壓力邊界外面，在該處它們通常通過強制通風(fēng)而被冷卻，并且穿過壓力殼體磁性地耦合到鎖閂組件上，這些壓力殼體圍繞驅(qū)動棒，并且是壓力容器頭部的豎向延伸部。然而，在開發(fā)中的下代核反應(yīng)堆的一種是小型模塊式反應(yīng)堆，該小型模塊式反應(yīng)堆具有堆芯、上部內(nèi)部零件、蒸汽發(fā)電機、加壓器、及基本環(huán)路循環(huán)泵的進(jìn)口和出口，這些基本環(huán)路循環(huán)泵容納在同一壓力容器內(nèi)。在這樣一種裝置中，整個控制棒驅(qū)動機構(gòu)浸入在反應(yīng)堆冷卻劑內(nèi)，在該反應(yīng)堆冷卻劑中，常規(guī)線圈裝置不能可靠地操作。即使線圈被容納以保護它們免于與冷卻劑直接接觸，常規(guī)線圈也不能經(jīng)受它們在操作循環(huán)中可能經(jīng)歷的溫度。在2011年12月8日提交的、標(biāo)題為NuclearReactorInternalControlRodDriveMechanismAssembly的申請No.13/314,519克服了這些問題，然而，在這樣的小型模塊式反應(yīng)堆中元件的布置排除了對于穿過上部或下部容器頭部的容器貫穿部的包括，這些容器貫穿部用來提供路徑給(或者說“導(dǎo)引”)供電電磁CRDM線圈或其它容器內(nèi)儀器和控制裝置所需的布線，這是用來將電力供給到內(nèi)部元件和將信號傳輸?shù)絻?nèi)部元件和從其傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)路徑。典型的集成壓水反應(yīng)堆設(shè)計要求的是：蒸汽發(fā)電機直接布置在反應(yīng)堆堆芯上方，使從上方對于堆芯的接近復(fù)雜化。另外，在容器內(nèi)保持作為安全特征要求的那些設(shè)備設(shè)計中，禁止底部容器貫穿，因而排除了穿過底部頭部對于堆芯的接近途徑。圖2和3所示的是這樣一種小型模塊式反應(yīng)堆的示意圖。圖2表示部分剖視立體圖，以表示壓力容器和其內(nèi)部元件。圖3是在圖2中所示的壓力容器的放大圖。加壓器54集成到反應(yīng)堆堆芯壓力容器頭部的上部部分中，并且消除對于分離元件的需要。熱支腿立管56將初級冷卻劑從堆芯14引導(dǎo)到蒸汽發(fā)電機58，該蒸汽發(fā)電機58圍繞熱支腿立管56。六個反應(yīng)堆冷卻劑泵60繞反應(yīng)堆堆芯壓力容器在接近上部內(nèi)部零件62的高度處沿周向間隔開。反應(yīng)堆冷卻劑泵是水平地安裝的軸流式屏蔽電機泵。核堆芯14和上部內(nèi)部零件62除它們的尺寸之外大體與在反應(yīng)堆中的對應(yīng)元件相同，該反應(yīng)堆由WestinghouseElectricCompanyLLC,CranberryTownship,PA供給。由上文，應(yīng)該顯然的是，用來將布線從內(nèi)部零件導(dǎo)引到反應(yīng)堆的外部的傳統(tǒng)裝置不能容易地采用。相應(yīng)地，這樣一種新電纜導(dǎo)引設(shè)計是符合期望的：該新電纜導(dǎo)引設(shè)計將簡單地將電力、電信號及/或液壓流體從反應(yīng)堆的內(nèi)部傳送到其外部。而且，這樣一種電纜導(dǎo)引方案是符合期望的：這種電纜導(dǎo)引方案在設(shè)備燃料更換操作期間將不會妨礙反應(yīng)堆堆芯壓力容器的拆卸和重新組裝。另外，這樣一種電纜導(dǎo)引方案是符合期望的：這種電纜導(dǎo)引方案將便于對容器內(nèi)元件進(jìn)行檢查和維護。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
這些和其它目的由一種核反應(yīng)堆實現(xiàn)，這種核反應(yīng)堆具有細(xì)長形反應(yīng)堆堆芯壓力容器，該細(xì)長形反應(yīng)堆堆芯壓力容器在下部端部處密封，并且具有敞開的上部端部和中心軸線，在該敞開的上部端部上形成環(huán)形法蘭，該中心軸線沿縱長維度延伸。反應(yīng)堆堆芯壓力容器具有頭部，在頭部下側(cè)上的環(huán)形部分被機加工，以形成密封表面?？刹鹗江h(huán)形密封環(huán)介入在容器頭部下側(cè)上的密封表面與在容器上的法蘭之間，該可拆式環(huán)形密封環(huán)定尺寸成，坐置在反應(yīng)堆堆芯壓力容器法蘭上在法蘭與在反應(yīng)堆堆芯壓力容器頭部下側(cè)上的密封表面之間。密封環(huán)具有厚度，該厚度的尺寸設(shè)定成密封地容納徑向通路，公用導(dǎo)管穿過這些徑向通路從反應(yīng)堆堆芯壓力容器外面通到其內(nèi)部，以輸送一種或更多種公用供給物，該公用供給物包括用于液壓機構(gòu)的液壓流體、用于電氣機構(gòu)的儀器信號或電力?？刹鹗江h(huán)形密封件包括一條或更多條這樣的徑向通路。反應(yīng)堆典型地包括內(nèi)部零件組件，該內(nèi)部零件組件具有下部內(nèi)部零件和上部內(nèi)部零件，這些下部內(nèi)部零件包括反應(yīng)堆芯，這些上部內(nèi)部零件位于堆芯上方。內(nèi)部零件組件坐置在反應(yīng)堆堆芯壓力容器內(nèi)，并且優(yōu)選地將可拆式環(huán)形密封環(huán)連結(jié)到反應(yīng)堆內(nèi)部零件組件上。在一個實施例中，環(huán)形通路設(shè)置在反應(yīng)堆堆芯壓力容器的內(nèi)壁與內(nèi)部零件組件之間，用于比較冷的反應(yīng)堆冷卻劑的向下流動，以接近反應(yīng)堆芯的下側(cè)，其中，可拆式環(huán)形密封環(huán)的至少一部分在環(huán)形通路上延伸，在該處，它連結(jié)到反應(yīng)堆內(nèi)部零件組件上。合乎期望地，在這樣一種布置中，可拆式環(huán)形密封環(huán)的在環(huán)形通路上延伸的部分包括用于反應(yīng)堆冷卻劑的通過的軸向延伸開口。合乎期望地，軸向延伸開口與徑向通路沿周向間隔開。在另一個實施例中，可拆式環(huán)形密封環(huán)連結(jié)到上部內(nèi)部零件上，并且能夠隨著上部內(nèi)部零件被拆除而從反應(yīng)堆堆芯壓力容器被拆除。優(yōu)選地，在這樣一種布置中，公用導(dǎo)管是上部內(nèi)部零件的一體化部分，并且包括在反應(yīng)堆堆芯壓力容器外面的公用供給物脫離連接部(disconnect)。優(yōu)選地，環(huán)形密封環(huán)在相對兩側(cè)上具有上部和下部雙O形圈密封件，該上部和下部雙O形圈密封件在相對兩側(cè)中的一側(cè)上與反應(yīng)堆堆芯壓力容器法蘭匹配，并且在相對兩側(cè)中的另一側(cè)上與反應(yīng)堆堆芯壓力容器頭部的環(huán)形部分匹配。合乎期望地，環(huán)形密封環(huán)具有在上部和下部雙O形圈密封件之間延伸的孔，其允許探測通過兩組密封件通過一條反應(yīng)堆堆芯壓力容器法蘭泄漏管線的泄漏。優(yōu)選地，泄漏管線從下部雙O形圈密封件延伸。優(yōu)選地，可拆式環(huán)形密封環(huán)由金屬鍛造，該金屬具有與反應(yīng)堆堆芯壓力容器相同的熱膨脹性能。在該方面，可拆式環(huán)形密封環(huán)可以由如下材料鍛造：(i)碳鋼，其中，與反應(yīng)堆冷卻劑相接觸的表面包蓋有不銹鋼；或(ii)690合金。合乎期望地，環(huán)形密封環(huán)具有沿軸向穿過環(huán)形密封環(huán)、與在反應(yīng)堆堆芯壓力容器頭部和反應(yīng)堆堆芯壓力容器法蘭中的開口共線的多個孔，雙頭螺栓穿過這些孔，這些雙頭螺栓將頭部錨定到法蘭上，使密封環(huán)被拘限在所述頭部和所述法蘭之間。合乎期望地，各徑向通路中的一條或更多條通路在孔的兩個相鄰孔之間延伸。優(yōu)選地，使公用導(dǎo)管與在密封環(huán)的內(nèi)徑上的徑向通路隔絕。附圖說明當(dāng)與附圖一道閱讀時，由優(yōu)選實施例的如下描述可獲得下文要求保護的本發(fā)明的進(jìn)一步理解，在這些附圖中：圖1是傳統(tǒng)壓水反應(yīng)堆核外殼的示意圖，表示核反應(yīng)堆堆芯壓力容器的概況，該核反應(yīng)堆堆芯壓力容器支承控制棒驅(qū)動系統(tǒng)，該控制棒驅(qū)動系統(tǒng)用來使控制棒組件插入到反應(yīng)堆堆芯壓力容器的堆芯中和退出到其外；圖2是部分剖開的立體圖，表示小型模塊式反應(yīng)堆系統(tǒng)；圖3是在圖2中所示的反應(yīng)堆的放大圖；圖4是反應(yīng)堆堆芯壓力容器和其內(nèi)部元件的立體圖，其一部分被剖開以表示內(nèi)部零件；圖5是反應(yīng)堆堆芯壓力容器內(nèi)部零件和可拆式密封環(huán)的立體圖，該可拆式密封環(huán)從反應(yīng)堆堆芯壓力容器拆除；圖6是圖5的上部部分的放大圖；圖7是在反應(yīng)堆堆芯壓力容器頭部、可拆式密封件及反應(yīng)堆堆芯壓力容器法蘭之間的密封界面的示意圖，表示穿過它們的公用導(dǎo)管；而圖8是反應(yīng)堆堆芯壓力容器和其內(nèi)部元件的橫截面圖。具體實施方式如上文提到的那樣，一些反應(yīng)堆設(shè)計的構(gòu)造排除了對于穿過上部或下部容器頭部用于儀器和控制的容器貫穿部的包括，這些反應(yīng)堆設(shè)計包括小型、集成、模塊式反應(yīng)堆。一些小型模塊式反應(yīng)堆也需要通往內(nèi)部元件(如控制棒驅(qū)動機構(gòu)、反應(yīng)堆冷卻劑泵、及加壓器加熱器)的電源。本發(fā)明提供一種用于穿過環(huán)44的全部貫穿的可選擇布置，這些貫穿包括電力，該環(huán)44相應(yīng)地夾持在上部和下部反應(yīng)堆堆芯壓力容器外罩法蘭40和42之間(圖2和3)。這里描述的本發(fā)明的優(yōu)選實施例也提供便于在設(shè)備燃料更換操作期間反應(yīng)堆堆芯壓力容器的反應(yīng)堆堆芯壓力容器拆卸和重新組裝的方便裝置，并且允許容器內(nèi)元件的檢查和維護。優(yōu)選實施例的如下實際描述專用于特定小型集成反應(yīng)堆設(shè)計，然而，應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明的新穎元素可應(yīng)用于其它反應(yīng)堆，不管它們是否具有類似設(shè)計限制。類似附圖標(biāo)記用在幾個圖中，以指示對應(yīng)元件。圖4表示反應(yīng)堆堆芯壓力容器12和其內(nèi)部元件，這些內(nèi)部元件包括下部內(nèi)部零件46和上部內(nèi)部零件62，這些下部內(nèi)部零件46包括堆芯14，這些上部內(nèi)部零件62包括控制棒導(dǎo)向管、驅(qū)動棒殼體24及控制棒驅(qū)動機構(gòu)(CRDM)。本發(fā)明提供環(huán)形貫穿法蘭密封件44，該環(huán)形貫穿法蘭密封件44具有一些徑向延伸端口48，一些公用導(dǎo)管50穿過這些徑向延伸端口48將電力、儀器信號、控制信號或液壓流體運送到壓力容器的內(nèi)部，或者從壓力容器的內(nèi)部運送到其外部。在優(yōu)選實施例中，貫穿法蘭、或密封環(huán)44是由碳鋼(如SA-508)鍛造而成的環(huán)，或者是由690固體合金鍛造而成的環(huán)，在碳鋼的鍛造環(huán)中，與含硼酸反應(yīng)堆冷卻劑相接觸的表面包蓋有不銹鋼。這些材料具有與反應(yīng)堆堆芯壓力容器材料相似的熱膨脹性能，這對于設(shè)計是重要的。環(huán)44被機加工成具有必要細(xì)節(jié)，如O形圈保持凹槽，以在頂部和底部表面上都包括雙O形圈密封件68和70(圖7)。朝向外徑，與反應(yīng)堆外罩雙頭螺栓的數(shù)量相等的間隙孔52機加工成，允許雙頭螺栓74穿過環(huán)44(圖4、5、6及7)。環(huán)44的內(nèi)徑通過機械緊固件或者通過雙金屬焊接而固定到上部內(nèi)部零件62上。穿過環(huán)44的公用導(dǎo)管貫穿48在反應(yīng)堆外罩雙頭螺栓間隙孔52之間徑向延伸。多于一個貫穿部可以透過在兩個外罩雙頭螺栓孔52之間的空隙。各貫穿部的排列將根據(jù)特定反應(yīng)堆設(shè)計的要求而定。在這里描述的小型模塊式反應(yīng)堆內(nèi)部零件設(shè)計中，朝向貫穿法蘭密封環(huán)44的內(nèi)徑也要求流動孔64，以允許來自蒸汽發(fā)電機的冷卻劑流穿過貫穿法蘭44，如從圖8可最清楚看到的那樣。這些孔64需要間隔開，以避開徑向貫穿部48。一些公用導(dǎo)管(這些公用導(dǎo)管穿過這些貫穿部)可以由690合金制成，并且在貫穿環(huán)44的內(nèi)徑上使用部分貫穿J型坡口焊縫72密封。焊縫72形成基本壓力邊界。從這點起，壓力邊界由連續(xù)管保持，該連續(xù)管形成到設(shè)備的連續(xù)導(dǎo)管，該連續(xù)導(dǎo)管由公用介質(zhì)使用，該公用介質(zhì)穿過導(dǎo)管運送。貫穿法蘭44也可用來將堆芯內(nèi)儀器布線引入到套管中，通過在貫穿處添加柔性石墨密封，該套管在燃料更換期間可縮回。O形圈密封件68和70可在圖7中最清楚地觀察到，圖7也表示在反應(yīng)堆外面的電氣脫離連接部66，當(dāng)內(nèi)部零件62需要從容器拆除以隨貫穿法蘭44拆除內(nèi)部零件62時，采用這些電氣脫離連接部66。在燃料更換期間，內(nèi)部零件62和它支承的元件可在電纜端子66已經(jīng)脫離連接之后，作為單個組件從反應(yīng)堆堆芯壓力容器12拆除。例如，在這里描述的小型模塊式反應(yīng)堆的情況下，服務(wù)于控制棒驅(qū)動機構(gòu)的電力和位置指示儀器電纜全部保持連結(jié)到上部內(nèi)部零件上，并且可被拆除，而不斷開在反應(yīng)堆堆芯壓力容器包內(nèi)的壓力邊界。為了容納堆芯內(nèi)儀器(該堆芯內(nèi)儀器在燃料更換期間需要從反應(yīng)堆堆芯縮回)，機械密封件可添加到在貫穿法蘭44中的徑向貫穿部上。這個密封件允許通過穿過在法蘭中的貫穿部拉動儀器而使儀器縮回。貫穿法蘭44也提供穿過壓力邊界對于比較熱和冷的反應(yīng)堆冷卻劑的接近途徑，以便測量溫度。溫度計插孔可以或者穿過貫穿法蘭44的外徑延伸到流動孔64以監(jiān)視反應(yīng)堆的冷溫度，或者穿過內(nèi)徑延伸以監(jiān)視反應(yīng)堆的熱溫度。在貫穿法蘭44中的流動孔64也為流量測量提供機會。皮托管流量探測裝置可從外徑透入到流動孔64中，以監(jiān)視反應(yīng)堆的冷卻劑流量。盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的具體實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，鑒于本公開的整體講授可產(chǎn)生對于那些細(xì)節(jié)的各種修改和替換。相應(yīng)地，所公開的特定實施例意味著僅僅是說明性的，并非用以限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍應(yīng)給予所附權(quán)利要求書和其任一和全部等效物的充分寬度。