本發(fā)明通常涉及用于給核反應(yīng)堆加燃料的方法，并且具體地，涉及給具有緊湊安全殼(containmentvessel)的小型模塊式反應(yīng)堆加燃料的方法。

背景技術(shù)：
采用輕水反應(yīng)堆的核電站需要定期停電以便用于給反應(yīng)堆加燃料。新的燃料組件被輸送到核電站，并連同可能已經(jīng)從反應(yīng)堆預(yù)先移除的用過(guò)的燃料組件一起暫時(shí)存儲(chǔ)于燃料存儲(chǔ)庫(kù)(building)內(nèi)。在加燃料的停電期間，將反應(yīng)堆中燃料組件的一部分從反應(yīng)堆移除到燃料存儲(chǔ)庫(kù)。燃料組件的第二部分從反應(yīng)堆中的一個(gè)支撐位置運(yùn)動(dòng)到反應(yīng)堆中的另一個(gè)堆芯支撐位置。新的燃料組件從燃料存儲(chǔ)庫(kù)運(yùn)動(dòng)到反應(yīng)堆內(nèi)以取代被移除的那些燃料組件。這些運(yùn)動(dòng)都按照詳細(xì)的序列計(jì)劃完成，使得每個(gè)燃料組件按照由反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì)者所定制的整體加燃料計(jì)劃而被放置于特定位置中。加燃料活動(dòng)通常處于用于將核電站返回到電力操作的關(guān)鍵路徑上，因此這些操作的速度對(duì)于核電站的所有者而言是一項(xiàng)重要的有關(guān)經(jīng)濟(jì)的考慮因素。此外，核電站的設(shè)備和燃料組件是昂貴的并且必須加以小心不要由于燃料組件或燃料輸送設(shè)備處理不當(dāng)而造成損壞或不必要的暴露于輻射下。這些操作的精確度也是重要的，因?yàn)榉磻?yīng)堆堆芯的安全和經(jīng)濟(jì)的操作取決于處于適當(dāng)位置下的每個(gè)燃料組件。典型的加壓水反應(yīng)堆需要每十八至二十四個(gè)月加一次燃料。在加燃料期間，將反應(yīng)堆拆開(kāi)，將堆芯卸載到通常被稱(chēng)為廢燃料池的存儲(chǔ)位置下。在傳統(tǒng)的加壓水反應(yīng)堆中，通過(guò)移除反應(yīng)堆壓力容器封頭和上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)接近燃料。這些部件存儲(chǔ)于安全庫(kù)內(nèi)，而自反應(yīng)堆容器凸緣上方的操縱臺(tái)支撐的專(zhuān)門(mén)的加燃料升降設(shè)備以一次一個(gè)的方式將燃料組件從反應(yīng)堆容器轉(zhuǎn)移到燃料輸送管。輸送管將核電站的廢燃料儲(chǔ)存區(qū)域連接到反應(yīng)堆安全庫(kù)。燃料在通過(guò)輸送管轉(zhuǎn)移之前被端部向下翻轉(zhuǎn)(downended)(鋪設(shè)在其一側(cè)上)。該過(guò)程被逆轉(zhuǎn)以便將燃料裝載回到反應(yīng)堆容器內(nèi)。一些加壓水反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的物理結(jié)構(gòu)(包括對(duì)于小型模塊化反應(yīng)堆設(shè)備而言正在研發(fā)的一體化反應(yīng)堆)防止直接使用這種傳統(tǒng)的加燃料方法。圖1和圖2示出這樣小型的模塊化反應(yīng)堆。圖1示出反應(yīng)堆安全殼的透視圖，其被局部剖開(kāi)以便示出壓力容器及其內(nèi)部部件。圖2是圖1中所示壓力容器的放大視圖。增壓器22集成到反應(yīng)堆容器封頭28的上部?jī)?nèi)，并消除了對(duì)單獨(dú)部件的需求。熱的立管柱16將初級(jí)冷卻劑從堆芯14引導(dǎo)到環(huán)繞熱立管柱16的蒸汽發(fā)生器18。多個(gè)冷卻劑泵26在接近上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)24的上端部的高度下圍繞反應(yīng)堆容器10沿周向間隔開(kāi)。反應(yīng)堆冷卻劑泵26是水平安裝的軸流密封式電動(dòng)泵。反應(yīng)堆堆芯14和上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)24除了它們的大小之外與反應(yīng)堆中的相應(yīng)部件基本相同，該反應(yīng)堆由賓夕法尼亞州的WestinghouseElectricCompanyLLC，CranberryTwp.提供。從前述內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)顯而易見(jiàn)的是采用傳統(tǒng)的加燃料方法對(duì)于這種類(lèi)型的安全和緊湊的設(shè)計(jì)而言是不切實(shí)際的，傳統(tǒng)的加燃料方法通過(guò)在上述容器凸緣30區(qū)域的正上方給反應(yīng)堆井注入燃料并將水下的燃料組件通過(guò)延伸通過(guò)安全殼的輸送管32輸送到廢燃料池。因此，對(duì)于適于緊湊的一體式反應(yīng)堆設(shè)計(jì)而言需要一種新的加燃料方法。此外，需要能夠有效地給這種緊湊安全和一體式反應(yīng)堆設(shè)計(jì)加燃料的這種方法，同時(shí)不會(huì)損壞所輸送的部件或造成不必要地暴露于輻射下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
這些和其它目的通過(guò)給核反應(yīng)堆加燃料的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述核反應(yīng)堆包括：反應(yīng)堆容器，其具有帶凸緣的開(kāi)放的上端部；容納堆芯的反應(yīng)堆容器包括支撐于堆芯上方的多個(gè)燃料組件和上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)。具有配合凸緣的反應(yīng)堆容器封頭密封反應(yīng)堆容器的開(kāi)放的上端部。加燃料的方法包括移除所述反應(yīng)堆容器封頭并將封頭放入到在反應(yīng)堆容器上方的路徑之外的第一存儲(chǔ)位置下。然后將上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)從反應(yīng)堆容器提升到在反應(yīng)堆容器上方的路徑之外的第二存儲(chǔ)位置。將具有開(kāi)放的下端部和開(kāi)放的上端部的圓柱形罐安裝在反應(yīng)堆容器凸緣上，然后將圓柱形罐的下端部密封到反應(yīng)堆容器凸緣。在圓柱形罐側(cè)面上的貫穿件連接到加燃料的管，所述管將安全殼的內(nèi)部連通到安全殼外部并在反應(yīng)堆庫(kù)內(nèi)的廢燃料池。在反應(yīng)堆容器內(nèi)的反應(yīng)堆冷卻劑的液位升高到至少部分地將圓柱形罐基本上充滿(mǎn)到等于廢燃料池內(nèi)冷卻劑的液位。然后將加燃料的管打開(kāi)并采用支撐到圓柱狀罐上方的加燃料機(jī)器將多個(gè)燃料組件從堆芯并通過(guò)貫穿件和加燃料的管到達(dá)廢燃料池中的存儲(chǔ)位置。在一個(gè)實(shí)施例中，提升上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的步驟包括使得圓柱形罐內(nèi)的輻射屏蔽構(gòu)件降低到上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)上方的步驟。然后將上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)升高到輻射屏蔽構(gòu)件內(nèi)，然后將內(nèi)側(cè)具有上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的輻射屏蔽構(gòu)件提升并轉(zhuǎn)移到第二存儲(chǔ)位置。優(yōu)選地，提升上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的步驟還包括將上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)從所述輻射屏蔽構(gòu)件降低到在所述第二存儲(chǔ)位置下的屏蔽支架的步驟。理想的是，屏蔽支架位于冷卻劑池內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，空氣被吸入到輻射屏蔽構(gòu)件內(nèi)，在其從輻射屏蔽構(gòu)件排空之前進(jìn)行過(guò)濾，然后在其被過(guò)濾之后將其從輻射屏蔽構(gòu)件排出。此外，提升上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的步驟可包括使用用于這一目的的反應(yīng)堆庫(kù)的主升降設(shè)備。此外，該方法可包括從反應(yīng)堆容器、優(yōu)選從上述圓柱形罐的上方支撐加燃料機(jī)器的步驟。方法還可以包括引導(dǎo)加燃料機(jī)器離開(kāi)反應(yīng)堆凸緣以便定位要被移動(dòng)的燃料組件的步驟。優(yōu)選地，使得反應(yīng)堆冷卻劑液位升高的步驟通過(guò)現(xiàn)有的反應(yīng)堆容器貫穿件來(lái)完成，并且圓柱形罐密封到反應(yīng)堆壓力容器凸緣。附圖說(shuō)明在下文從結(jié)合附圖一起閱讀時(shí)對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的以下描述可獲得對(duì)所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步理解，其中：圖1是透視圖，其部分剖開(kāi)以便示出小型的模塊化反應(yīng)堆系統(tǒng)；圖2是圖1所示反應(yīng)堆的放大視圖；以及圖3-14是反應(yīng)堆庫(kù)內(nèi)部的示意圖，按順序示出下文所述的方法實(shí)施例的步驟。具體實(shí)施方式該實(shí)施例的步驟在圖3-14中按順序示出。該實(shí)施例使用直接附接到反應(yīng)堆容器10的臨時(shí)安裝的加燃料機(jī)器36。該機(jī)器36可以使用反應(yīng)堆容器螺栓孔38或類(lèi)似部件以便將其自身固定并對(duì)準(zhǔn)到反應(yīng)堆容器10。機(jī)器優(yōu)選包括在頂部和底部開(kāi)口的屏蔽罐40。該罐通過(guò)接觸壓力容器的配合表面而密封到反應(yīng)堆10的凸緣30?？墒褂肙形環(huán)或類(lèi)似的柔軟密封件來(lái)限制泄漏。用于形成密封的壓力由罐的重量或通過(guò)機(jī)械緊固件諸如螺栓42來(lái)提供。在核電站的操作期間，可通過(guò)在O形環(huán)密封件之間設(shè)置的用于密封反應(yīng)堆容器的現(xiàn)有反應(yīng)堆容器漏失管線來(lái)檢測(cè)任何泄漏。罐40具有垂直于罐中心線的貫穿件44。該貫穿件提供將堆芯14內(nèi)的燃料組件從反應(yīng)堆容器10輸送到燃料存儲(chǔ)區(qū)域即核電站的廢燃料池46的裝置。該貫穿件形成燃料輸送管48的至少一部分。在反應(yīng)堆容器封頭上28的封閉凸緣52和上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)24已經(jīng)從反應(yīng)堆容器10移除以便提供接近堆芯14中的燃料組件之后，臨時(shí)加燃料的機(jī)器組件36連同其罐40和貫穿件44使用反應(yīng)堆庫(kù)主升降設(shè)備50降低到反應(yīng)堆容器10上。在多個(gè)一體式反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的情況下，將蒸汽發(fā)生器18、增壓器組件22和上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)從反應(yīng)堆容器移除以便接近燃料。罐貫穿件44連接到與廢燃料池46連通的安全殼12中的配合貫穿件32。然后通過(guò)將額外的水庫(kù)存引入通過(guò)現(xiàn)有的反應(yīng)堆貫穿件諸如化學(xué)和容積控制系統(tǒng)的貫穿件來(lái)升高臨時(shí)罐40中的水位。當(dāng)臨時(shí)罐40中的水位與廢燃料池46中的水位基本上相同時(shí)，輸送管48可被打開(kāi)以允許燃料從所述反應(yīng)堆傳遞到廢燃料池。輸送車(chē)54用于將燃料通過(guò)輸送管48轉(zhuǎn)移。所述車(chē)54延伸通過(guò)所述管到達(dá)反應(yīng)堆容器以便從支撐在屏蔽罐40頂部上的臨時(shí)加燃料機(jī)器56接收燃料組件。如在傳統(tǒng)的核電站中的那樣，輸送車(chē)54具有旋轉(zhuǎn)籃筐以允許燃料組件被端部向下翻轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)到水平位置，以便將輸送管所要求的直徑最小化。一旦車(chē)54從反應(yīng)堆容器10傳遞到廢燃料池區(qū)域46，籃筐再次端部向上顛倒以及傳統(tǒng)的燃料處理機(jī)器58將燃料從所述車(chē)移除。這種傳統(tǒng)的燃料處理機(jī)器58將燃料放置到臨時(shí)存儲(chǔ)架60，直到其可被轉(zhuǎn)移到干燥的存儲(chǔ)或再處理設(shè)施為止。因此，本發(fā)明解決了多個(gè)與一體式加壓水反應(yīng)堆和小型模塊化反應(yīng)堆相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。諸如圖1中所示的在小型模塊化反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中使用的緊湊的高壓安全殼12沒(méi)有用以包括在通常適于傳統(tǒng)的操作加壓水反應(yīng)堆的容器上面的加燃料池的空間。在加燃料的過(guò)程中由于在未針對(duì)潛水而設(shè)計(jì)的安全殼中的關(guān)于污染和敏感的裝備不可能用水填充安全殼容器。相反，根據(jù)前述實(shí)施例，臨時(shí)加燃料池是通過(guò)將罐固定到反應(yīng)堆容器來(lái)提供，反應(yīng)堆容器密封到反應(yīng)堆容器的凸緣配合表面。在臨時(shí)罐40中的水提供了屏蔽，且是會(huì)形成燃料元件泄漏的過(guò)濾器。罐40本身(包括輸送管的結(jié)構(gòu))由于壁材料的厚度而提供了附加的屏蔽。由于安全殼不能被充滿(mǎn)水，在移除到存儲(chǔ)的過(guò)程中上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)24不能保持在水下。既屏蔽又被正排空的專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的升降臺(tái)用于將上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)24從反應(yīng)堆容器10移除。屏蔽鐘形外殼64裝配在上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)上的凸緣上方以及升降臺(tái)結(jié)構(gòu)的一部分穿過(guò)屏蔽鐘形外殼中的通孔以便與設(shè)置于上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)上的部件接合以便提升。為了防止空氣污染，風(fēng)扇和HEPA過(guò)濾器相結(jié)合將空氣從底部吸入到屏蔽鐘形外殼64內(nèi)并在其被排放之前過(guò)濾鐘形外殼中的空氣。升降臺(tái)62用于將屏蔽支架內(nèi)的上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)放置到安全殼12外部的反應(yīng)堆庫(kù)內(nèi)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過(guò)浸沒(méi)在水或硼酸水中而在存儲(chǔ)位置下被屏蔽。所述反應(yīng)堆庫(kù)操作臺(tái)和堆芯14中的燃料組件之間的距離遠(yuǎn)大于在傳統(tǒng)的加壓水反應(yīng)堆設(shè)備中使用的小型模塊化反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中的所述距離。改變傳統(tǒng)的加燃料機(jī)器以便在這種距離下操作由于尺寸控制、視覺(jué)監(jiān)控的能力和抗震方面的考慮是不切實(shí)際的。該實(shí)施例將臨時(shí)加燃料機(jī)器56固定到反應(yīng)堆凸緣，其使得機(jī)器更靠近反應(yīng)堆堆芯移動(dòng)。燃料被升高到掩體70內(nèi)，行進(jìn)類(lèi)似于傳統(tǒng)加燃料機(jī)器的距離。反應(yīng)堆容器提供引導(dǎo)到燃料允許精確對(duì)準(zhǔn)的非常穩(wěn)定的附接點(diǎn)。圖3至14是反應(yīng)堆設(shè)備的示意圖，按順序示出如上所述的加燃料方法的不同階段。圖3示出在正常運(yùn)行期間具有緊湊的安全殼12的小型模塊化反應(yīng)堆設(shè)備。為了在浸沒(méi)設(shè)備的庫(kù)的安全殼外部加燃料，浸沒(méi)區(qū)域由圖3中所示的區(qū)域74表示，水位首先降低，以及安全殼12的上部部分34被移除并存儲(chǔ)，如圖4中所示，其打開(kāi)安全殼12。然后使用主庫(kù)升降設(shè)備將包含蒸汽發(fā)生器18和增壓器22的反應(yīng)堆封頭28移除并存儲(chǔ)到反應(yīng)堆庫(kù)的側(cè)面，如圖5中所示。被屏蔽的上部?jī)?nèi)部升降臺(tái)62通過(guò)反應(yīng)堆庫(kù)主升降設(shè)備50下降到位并固定到上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)24。如圖6中所示，上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)24被向上吸入到上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)升降臺(tái)62的屏蔽鐘形外殼64內(nèi)。在提升期間，所述風(fēng)扇和HEPA過(guò)濾器66防止污染的空氣被釋放到安全庫(kù)的氣氛內(nèi)。然后上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)被放置到上部?jī)?nèi)部存儲(chǔ)架68內(nèi)，如圖8中所示。然后臨時(shí)安裝的加燃料機(jī)器36附接到反應(yīng)堆容器凸緣30，如圖9中所示。為臨時(shí)安裝的加燃料機(jī)器36一部分的屏蔽罐40在配合表面處被密封到反應(yīng)堆容器凸緣30并附接到輸送管48。然后罐40中的水位通過(guò)使用現(xiàn)有的反應(yīng)堆貫穿件大致升高到廢燃料池46的液位，如圖10中所示。當(dāng)燃料被升高到臨時(shí)加燃料機(jī)器36的桿柱70內(nèi)時(shí)，燃料輸送車(chē)54行進(jìn)通過(guò)輸送管48，如圖11中所示。在燃料輸送車(chē)54的籃筐旋轉(zhuǎn)以及燃料被放入籃筐內(nèi)，如圖12中所示。然后籃筐旋轉(zhuǎn)到水平位置，以及燃料在進(jìn)入到輸送管48的同時(shí)被端部向下顛倒，如圖13中所示。在通過(guò)輸送管48之后，籃筐旋轉(zhuǎn)回到豎直位置，以及燃料通過(guò)廢燃料處理機(jī)器58移除并被放置到臨時(shí)存儲(chǔ)架60內(nèi)，如圖14中所示。該過(guò)程根據(jù)需要被重復(fù)以便將燃料從反應(yīng)堆容器10移除。該過(guò)程被逆轉(zhuǎn)以便將燃料從廢燃料池46帶到反應(yīng)堆容器10。當(dāng)已經(jīng)完成給堆芯加燃料時(shí)，輸送管48可被關(guān)閉，以及臨時(shí)加燃料機(jī)器36內(nèi)的水位可下降到反應(yīng)堆容器10內(nèi)，以及臨時(shí)加燃料機(jī)器36可通過(guò)主庫(kù)升降設(shè)備移除到存儲(chǔ)位置。然后被屏蔽的上部?jī)?nèi)部升降臺(tái)可用于使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)升高到鐘形外殼內(nèi)以及下降到堆芯內(nèi)。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)被固定之后，主庫(kù)升降設(shè)備可用于代替在容器10上的反應(yīng)堆封頭28，然后安全殼的頂部34可復(fù)位以準(zhǔn)備反應(yīng)堆系統(tǒng)以便操作。雖然已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但由本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到對(duì)這些細(xì)節(jié)的各種修改和替代可借鑒本公開(kāi)的全部教導(dǎo)來(lái)進(jìn)行。因此，所公開(kāi)的具體實(shí)施例意味著僅僅是示例性的，而并不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)及其任何和所有等同物的全部范圍限定。