專利名稱:樞軸轉(zhuǎn)動式安裝的反應(yīng)堆圍筒屏蔽的制作方法
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)堆圍筒屏蔽，更具體地說，涉及一種為保護在反應(yīng)堆頂蓋區(qū)域工作的技術(shù)人員而安裝的伽馬射線衰減屏蔽。
一個核反應(yīng)堆通常包括一個反應(yīng)堆容器，容器被安置在一個位于反應(yīng)堆室底面中的混凝土井內(nèi)。反應(yīng)堆容器上用螺栓固定了一個反應(yīng)堆頂蓋，容器包含安放在燃料組件陣列中的核燃料和水。在操作期間，核燃料對水加熱，水通過管子從反應(yīng)堆容器循環(huán)到蒸汽發(fā)生器，而后回到反應(yīng)堆容器，以重新加熱。為了調(diào)節(jié)水的加熱程度和控制核反應(yīng)，在反應(yīng)堆容器內(nèi)可以移動地安裝了中子吸收材料的控制棒。安裝在反應(yīng)堆頂蓋上的控制棒驅(qū)動機構(gòu)被用來調(diào)整控制棒而控制棒驅(qū)動機構(gòu)和各種控制裝置和傳感器裝置都被安放在一個從反應(yīng)堆頂蓋向上延伸的圍筒內(nèi)。
在換裝燃料期間，容器內(nèi)的核反應(yīng)被淬滅，身穿防護衣的技術(shù)人員通過從雙頭螺栓上移去螺母的辦法卸掉反應(yīng)堆頂蓋的螺栓，使得頂蓋能夠從反應(yīng)堆容器上移去。這些螺母又大又重，技術(shù)人員可以利用安裝在環(huán)繞的軌道上的雙頭螺栓拉伸器升降機來搬運螺母和工具。在反應(yīng)堆頂蓋被卸掉螺栓以后，將反應(yīng)堆室注滿水以形成屏蔽，通過提吊附著在頂蓋上的幾根棒來提升反應(yīng)堆頂蓋、控制棒驅(qū)動機構(gòu)、圍筒等等，以露出貧化的燃料組件。貧化的燃料組件被在水下移到一個用硼酸處理過的水池中，以短期地貯存。而后給反應(yīng)堆換裝燃料，并把裝好了控制棒驅(qū)動機構(gòu)等等的頂蓋組件安置到反應(yīng)堆容器的頂上位置中。在把水從反應(yīng)堆室排走后，身穿防護衣的技術(shù)人員重新進入反應(yīng)堆室，將反應(yīng)堆頂蓋用螺栓緊固在反應(yīng)堆容器上，以便操作能夠繼續(xù)進行。
反應(yīng)堆頂蓋本身是一個通常用鋼制成的半球體，大約有18厘米厚，使反應(yīng)堆容器內(nèi)部出來的伽馬射線顯著衰減。但是，控制棒驅(qū)動機構(gòu)總有一天會累積裂變產(chǎn)物的殘余。因為控制棒驅(qū)動機構(gòu)是由圍筒單獨屏蔽的，而不是由反應(yīng)堆頂蓋屏蔽的，所以反應(yīng)堆室中的技術(shù)人員在換裝燃料的操作期間，是受到控制棒驅(qū)動機構(gòu)來的輻射的照射的。雖然這種照射劑量極小，但核工業(yè)中的安全標(biāo)準(zhǔn)在不斷提高，因此希望在換裝燃料操作期間能為技術(shù)人員提供附加的屏蔽。
美國專利4，432，932號提供附加屏蔽的方法是，從固定附著于圍筒上的短的安裝臂上懸掛內(nèi)填鉛棉的毯子。技術(shù)人員在承擔(dān)時間較長的給反應(yīng)堆頂蓋上螺栓或卸螺栓的任務(wù)之前，先安裝毯子。但是，這種毯子很笨重。即使在懸掛或移去毯子時使用雙頭螺栓拉伸器升降機來操作，在升降機和圍筒上安裝臂之間的距離中，毯子仍然必須從側(cè)面花力氣搬運。這不僅增加了人的疲勞，而且減慢了毯子安裝過程，因此增加了輻射的照射。此外，沉重的重量和搬運中必然產(chǎn)生的別扭的移動，增加了滑脫或其它意外事故的可能性。
本發(fā)明的主要目的是提供一種反應(yīng)堆圍筒屏蔽，它使得屏蔽件比先有技術(shù)更加迅速有效地安裝到反應(yīng)堆圍筒的周圍或從那里移去。
有鑒于這一目的，本發(fā)明屬于一種屏蔽在反應(yīng)堆周圍工作的人員的設(shè)備，這種反應(yīng)堆具有一個反應(yīng)堆頂蓋和一個從反應(yīng)堆頂蓋向上延伸的圓筒，該設(shè)備的特征在于有許多個擺出臂，它們樞軸轉(zhuǎn)動式地安裝在上述圍筒的周圍，一端可以在與圍筒隔開的第一位置和鄰接圍筒的第二位置之間自由移動;有許多個被支承在上述擺出臂上的屏蔽件和將該屏蔽件懸掛在上述擺出臂上的機構(gòu)。每個屏蔽件有一個雙頭螺栓拉伸器升降機起吊用的吊環(huán)和吊在擺出臂所附掛耳上的鉤子。當(dāng)全部安裝以后，鉛板將圍繞圍筒的下部，并互相搭接，使得能避免鉛板之間的未屏蔽的“隙縫”。
從下面僅作為例子用附圖表示的一種最佳實施方案的描述中，可以更清楚地理解本發(fā)明，附圖中圖1為部分用剖面表示的前立視圖，示出反應(yīng)堆容器、發(fā)應(yīng)堆頂蓋和圍筒的一部分，帶有永久性軌道和附著在上面的擺出臂;
圖2為部分用剖面表示的前立視圖，示出永久性軌道和擺出軌道，以及一塊由拉伸器升降機向上舉起的屏蔽面板;
圖3為永久性軌道區(qū)段的頂視平面圖;
圖4為前立視圖，示出永久性軌道和安裝于其上的擺出軌道的一部分;
圖5為永久性軌道和處于伸展位置的擺出軌道的一部分的頂視平面圖;
圖6為屏蔽面板的前立視圖;
圖7為三塊屏蔽面板的剖面圖，示出面板安裝時的搭接情況;
圖8為部分用剖面表示的頂視平面圖，示出圍筒、永久性軌道和支承雙頭螺栓拉伸器升降機的軌道的一部分;
圖9為部分用剖面表示的前立視圖，一般舉例說明另一種支承永久性軌道的方法。
如圖1所示，反應(yīng)堆室20具有混凝土壁22和底面24。一個反應(yīng)堆井26從底面24向下延伸。核反應(yīng)堆28被安放在反應(yīng)堆室20和反應(yīng)堆井26中。
反應(yīng)堆28包括一個通常為圓筒形的反應(yīng)堆容器30，它具有一個接口部分32。容器30上伸出管咀34，以安裝管子36，管子36把加熱的水輸送到蒸汽發(fā)生器(未圖示)和其它設(shè)備，而后由那里返回反應(yīng)堆28。
在操作期間，反應(yīng)堆頂蓋38通過圍繞接口區(qū)32周緣的雙頭螺栓(未圖示)和緊固在雙頭螺栓上的螺栓40而附著在接口區(qū)32上。一個圍筒支承環(huán)42固定在頂蓋38上以支承圍筒44。三個凸耳46(僅圖示了兩個)固定在頂蓋38上以承受提升棒48。在換裝燃料期間，提升棒48被用來吊起頂蓋38和圍筒44。沒有圖示的控制棒驅(qū)動機構(gòu)和其它控制裝置都罩在圍筒44內(nèi)。
目前核反應(yīng)堆使用幾種圍筒設(shè)計。圍筒44可以被認為是一種“整體頂蓋”圍筒，它比起較老的圍筒來有很多優(yōu)點。但是，本發(fā)明不限于使用整體頂蓋圍筒。然而，不管是哪一種特定的設(shè)計，圍筒內(nèi)部都循環(huán)空氣而起使控制棒驅(qū)動機構(gòu)冷卻的作用。
繼續(xù)參考圖1。圍筒44包括一個下部50、一個中部52和一個上部54。上中下三部分50-54的形狀通常為桶形，一部分連接在另一部分的頂上，形成圍筒44。下部50包括-圈垂直安置的金屬桿56，它們在支承環(huán)42和法蘭盤58之間。金屬門58位于金屬桿56之間。每扇門58的一側(cè)用鉸鏈(未圖示)安裝在金屬桿56上，另一側(cè)有一個附著于其上的手柄60，允許穿防護衣的技術(shù)人員短時間地進入圍筒44，以檢修控制棒驅(qū)動機構(gòu)等。
中部52的構(gòu)造很象下部50。一圈垂直安置的金屬桿62支在法蘭盤64和法蘭盤66之間，法蘭盤66用一圈螺栓(未圖示)固定在法蘭盤58上。但是金屬桿62之間不需要門，因此金屬面板68是永久固定在金屬桿62之間的。上部54的法蘭盤69是用螺栓(未圖示)固定在中部52的法蘭盤64上的。
繼續(xù)參考圖1。一個如頂蓋44那樣的整體頂蓋冷卻圍筒，通常有一個用安裝懸臂72附著于圓筒上的雙頭螺栓拉伸器升降機軌道70，每條懸臂72焊接于中部52的每根金屬桿62上。軌道70可以由一根彎成一圈工字梁構(gòu)成。懸臂72徑向向外伸展，將工字梁70支承在螺栓40之上。軌道70提供一條雙頭螺栓拉伸器升降機74用的路徑，使得升降機74可以移動到每個螺栓40使用的位置。升降機74將參考圖2更為詳細地描述。
雙頭螺栓拉伸器升降機74包括一個罩殼76，罩殼包住了如馬達、減速齒輪之類元件(未圖示)。支腿78從罩殼76向上支起。輪子80連在支腿78上作為轉(zhuǎn)動的樞軸，使得升降機74沿軌道70的底部凸緣滾動。起重鉤82固定在支座84上，支座84可以滾動地支承滑輪86。起重繩88繞過滑輪86形成回路，使得起重鉤82可以升高或降低。
如本申請背景部分所提到的，人們希望在圍筒周圍構(gòu)成附加的屏蔽，圍筒44僅僅是一個例子。附加屏蔽應(yīng)當(dāng)設(shè)置得相當(dāng)靠近圍筒，以便接近螺栓40。為了達到這個目的，本申請?zhí)峁┮环N屏蔽系統(tǒng)，它能用于已經(jīng)處在使用之中的反應(yīng)堆。在此種情形下，技術(shù)人員在現(xiàn)有的圍筒周圍永久性地安裝一種屏蔽支架，而后當(dāng)需要時可以在支架上懸掛屏蔽物。當(dāng)然，工作人員在安裝屏蔽支架時并不享受附加屏蔽的好處，但這是一次性的任務(wù)，它可以相當(dāng)短促地完成。通常在安裝屏蔽支架時的輻射照射要大大地小于原先每次換裝燃料期間所受到的輻射。屏蔽支架也可以在建造一個新的反應(yīng)堆時安裝，從而在以后不需要再改裝。
參考圖2，屏蔽支架90包括一個永久性軌道92，它帶有樞軸轉(zhuǎn)動式地附著于其上的擺出軌道94。軌道92環(huán)繞圍筒94，雖然它可以如圖3所示由三個120°區(qū)段96構(gòu)成，以便當(dāng)本發(fā)明修改而作為已經(jīng)處在使用之中的反應(yīng)堆的改型時，可以便于安裝。區(qū)段96最好由彎曲的工字梁構(gòu)成。擺出區(qū)段94最好也由工字梁構(gòu)成。
回到圖2。永久性軌道92和擺出軌道94之間的樞軸轉(zhuǎn)動式連接可以利用螺栓98，螺栓98穿過工字梁中的螺孔(例如圖3中的螺孔100)。螺母102旋緊的螺栓98上。樞軸轉(zhuǎn)動式連接使得軌道94可以從軌道92擺出，而后向內(nèi)擺回，如圖5所示。
以下轉(zhuǎn)到圖4，掛耳104附著在擺出臂44上。如前所述，如果反應(yīng)堆已經(jīng)處在使用之中則在屏蔽支架90安裝之前，將擺出臂94樞軸轉(zhuǎn)動式地安裝在永久性軌道92上。這種預(yù)先組裝可以使零件裝配成一個整體，從而最大限度地減少照射。
回到圖2。將屏蔽支架90固定到圍筒44的中部52上。安裝支架106被固定在永久性軌道92上，其位置與金屬桿62鄰接，一個支架106接在一根金屬桿62上。支架106有法蘭108，法蘭108有穿過的螺孔(未圖示)。在安裝時技術(shù)人員握住支架90，使得一條法蘭108靠在一條金屬桿62上，而后鉆孔通過金屬桿62。而后插入螺栓110，以緊固支架90。對其余的支架106重復(fù)這一安裝步驟。
下面轉(zhuǎn)到圖6。每個屏蔽件112最好包括一塊約2厘米厚的鉛板114，它能使伽馬輻射減少百分之五十。對一個典型的核反應(yīng)堆來說，假定每一根擺出臂94有兩塊鉛板114，則鉛板114可以為約2.8米高和約0.8米寬。每一塊這樣的鉛板，其質(zhì)量大約為160公斤。
參考圖2和圖6，每塊鉛板114的頂部中心有一個懸掛件116。懸掛件116包括一個安裝支架118，它由螺栓120固定在鉛板114上。一個吊環(huán)122和一對鉤子124固定在銷釘126上，銷釘可以轉(zhuǎn)動地安裝在支架118中。
現(xiàn)在將描述屏蔽面板114的安裝。下述討論中假定支架90已經(jīng)被安裝好了。
參考圖1。鉛板114首先用吊車(未圖示)下到反應(yīng)堆室20的底面24。而后將雙頭螺栓拉伸器升降機74的吊鉤82(見圖2)下到底面24并插入鉛板114的吊環(huán)122(見圖2)。而后升降機74將鉛板114提升到底面24上方。以下參考圖2，可以注意到，當(dāng)鉛板114由吊鉤82支承時，鉤子124向著掛耳104伸出。鉛板114被提升起來，雙頭螺栓拉伸器升降機74被沿著軌道70前推，直到鉤子124與掛耳104準(zhǔn)直。而后，擺出軌道94如圖5所示向外轉(zhuǎn)出以接受鉛板114。
圖4例示每個擺出臂94有兩個掛耳104，在此情形下每個擺出臂94可以使用單獨一個掛耳104，以便懸掛單獨一塊鉛板114，或者可以利用多于兩個的掛耳104，以懸掛相應(yīng)數(shù)目的鉛板114。當(dāng)然，鉛板114的寬度將隨其使用的數(shù)目而不同。
在擺出臂94裝上了全部鉛板114之后，它向內(nèi)向著圍筒44轉(zhuǎn)回。技術(shù)人員在隨后的安裝期間利用懸掛的鉛板114屏蔽自己，而后繼續(xù)將鉛板114懸掛在其它擺出臂94上。技術(shù)人員于是圍繞圍筒44前進，當(dāng)他工作時從鉛板114受到屏蔽。鉛板的拆卸大體上是上述安裝步驟的逆過程。
下面轉(zhuǎn)向圖7。鉛板114的邊緣互相搭接，如搭接區(qū)128所示，以避免鉛板間出現(xiàn)未屏蔽的空隙。很顯然，不管每個擺出臂94上懸掛一塊、兩塊還是多塊鉛板114，這種鉛板的搭接都是可以形成的。
雖然最好采用鉛板112，因為它們裝卸很容易，但是也可以替換使用內(nèi)填鉛棉的毯子作為屏蔽件112。此外，也能夠使用不是鉛的輻射衰減材料。
圖8一般例示永久性軌道92安裝在圍筒和雙頭螺栓拉伸器升降機之間。圖8也例示，擺出臂94可以安置在允許通過門58進入圍筒44內(nèi)部的位置，即使屏蔽物還在原位。當(dāng)然，在圍筒內(nèi)的技術(shù)人員并不受到屏蔽物的防護。
圖9例示另一種安裝屏蔽支架的永久性軌道的方法。這另一種安裝技術(shù)可以用于如圍筒44那樣的整體頂蓋圍筒，但它特別適用于某些以前的圍筒設(shè)計，在這些設(shè)計中，圍筒本身不能夠用來安裝永久性軌道。圖9中沒有例示擺出軌道，永久性軌道130通過軌道段132來構(gòu)成。使用三個軌道段，每個都是彎曲的大致對應(yīng)120°圓心角的一段圓弧。在每一軌道段132的一端附近是一個鉆孔134。軌道段132的鄰接兩端通過板136和螺栓138連接。如此裝配后，軌道130安置在反應(yīng)堆的上面，使得鉆孔134與提升棒48(見圖1)準(zhǔn)直。而后將軌道130降到提升棒48上。
軌道130并不完全降到反應(yīng)堆頂蓋38上。相反，在每根提升棒48下部的周圍放置一對半圓形套管140，它們用許多個夾子固定住。每個夾子141可以包括一個U形構(gòu)件142，一根板條144，一個螺母146。
另一種安裝屏蔽支架的替代方法是從地震支承平臺上懸掛永久性軌道。雖然附圖中沒有舉例說明，但是地震支承平臺使用于核反應(yīng)堆，用來在地震擾動的意外事件中從側(cè)面支承控制棒驅(qū)動機構(gòu)。
從以上的描述中可以明顯地看出，本發(fā)明提供一種在核反應(yīng)堆換裝燃料期間防護技術(shù)人員的屏蔽方法和系統(tǒng)。屏蔽板從支架上以搭接的方式懸掛，屏蔽支架可以安裝在圍筒上或別的地方。屏蔽支架包括擺出臂方便了屏蔽板從雙頭螺栓拉伸器升降到其安裝位置的轉(zhuǎn)移。
權(quán)利要求
1.一種屏蔽在反應(yīng)堆(28)周圍工作的人員的設(shè)備，這種反應(yīng)堆具有一個反應(yīng)堆頂蓋(38)和一個從反應(yīng)堆頂蓋向上延伸的圍筒(44)，該設(shè)備的特征在于有許多個擺出臂(84)，它們樞軸轉(zhuǎn)動式地安裝在上述圍筒(44)的周圍，一端可以在與圍筒隔開的第一位置和鄰近圍筒的第二位置之間自由移動；有許多個被支承在上述擺出臂(94)上的屏蔽件(112)和將該屏蔽件(112)懸掛在上述擺出臂(94)上的機構(gòu)(104，116)。
2.一種按照權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，設(shè)備中上述屏蔽件(112)為面板(114)，其特征在于，每個擺出臂上至少固定一個掛耳(104)，而每塊面板上固定一個懸掛件(116)，每個上述懸掛件包括一個固定在面板上的安裝支架(118)和一個具有第一和第二延伸部分(122，124)的部件，這兩個延伸部分的位置相互之間有一個角度，該部件可以轉(zhuǎn)動地安裝在上述安裝支架上。
3.一種按照權(quán)利要求
1或2所述的設(shè)備，其特征在于，一個通常為環(huán)箍狀的永久性軌道(92)圍繞上述圍筒而架設(shè)，通過支架(106)固定在圍筒上，上述擺出臂樞軸轉(zhuǎn)動式地安裝在永久性軌道(92)上。
4.按照權(quán)利要求
1至3中任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，上述屏蔽件是邊緣搭接的鉛板(114)。
5.按照權(quán)利要求
1至4中任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，圍筒包括-圈垂直安置的金屬桿(62)而永久性軌道由許多個區(qū)段(96)組成，由支架(106)固定到金屬桿(62)上。
6.按照權(quán)利要求
5所述的設(shè)備，其特征在于，反應(yīng)堆具有固定于其上面的垂直安置的提升棒，而套管(140)被固定在提升棒下部的周圍，上述永久性軌道被支承在套管上。
專利摘要
通過在反應(yīng)堆圍筒周圍設(shè)置永久性安裝的屏蔽支架并使其配接支承諸如鉛板之類屏蔽件的方法，來屏蔽在換裝燃料過程中在該反應(yīng)堆周圍工作的技術(shù)人員。屏蔽支架包括一個環(huán)繞圍筒的永久性軌道和樞軸轉(zhuǎn)動式地安裝在永久性軌道上的擺出臂。在使用期間，屏蔽件通過雙頭螺栓拉伸器升降機安置到鄰近擺出臂的位置，而擺出臂被向外轉(zhuǎn)出，以接受屏蔽件。在安裝時，屏蔽件的邊緣互相搭接。
文檔編號G21C11/02GK86100114SQ86100114
公開日1986年9月3日 申請日期1986年1月10日
發(fā)明者邁克爾·弗郎西斯·翰金森 申請人:西屋電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan