專利名稱:給水溫度控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制自然再循環(huán)沸水核反應(yīng)堆中的再循環(huán)冷卻 劑的溫度，從而控制反應(yīng)堆所輸出的功率的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
此段中的聲明僅提供了有關(guān)本發(fā)明的背景信息，并不 一定構(gòu)成現(xiàn) 有技術(shù)。
典型地，在核能沸水反應(yīng)堆(BWR)中，通過控制棒的定位和調(diào)節(jié) 經(jīng)過堆芯的液體冷卻劑再循環(huán)流量來控制堆芯的反應(yīng)量。例如，功率 可簡單地通過改變再循環(huán)流量而調(diào)節(jié)30%-40%。 一般地，通過移動控 制棒而將典型的BWR設(shè)定成以相對低的功率水平(power level)運(yùn)行， 即此時燃料束以相當(dāng)?shù)偷墓β蔬\(yùn)行，且隨后無需移動任何控制棒而可 以將再循環(huán)流量增加至獲得100%的功率。通過利用再循環(huán)流來控制 功率輸出，燃料棒和燃料芯塊以相對慢的、均勻的速率來改變功率水 平，從而避免芯塊包殼交互作用(PCI)和對燃料棒包殼的損害。
然而，自然循環(huán)沸水反應(yīng)堆(NCBWR)不包括再循環(huán)泵，而是改為
使用自然循環(huán)。因此，不能利用再循環(huán)流來控制NCBWR的功率輸出。
至少有些公知的NCBWR操控控制棒來控制燃料束的功率水平，這導(dǎo)
致功率水平以相當(dāng)快的、不均勻的速率變化。當(dāng)撤開(withdrawal)控制 棒時功率增加得太快可導(dǎo)致對燃料包殼的顯著損壞。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個方面，提供了一種用于控制自然循環(huán)沸水核反應(yīng)堆 (NCBWR)的功率水平的系統(tǒng)。在各種實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括加熱子系 統(tǒng)，其用于加熱流進(jìn)NCBWR的反應(yīng)堆容器中的給水以將流經(jīng)堆芯的
再循環(huán)水的溫度提高到高于預(yù)定的再循環(huán)水工作溫度。另外，該系統(tǒng) 包括溫度傳感器，其可操作地檢測流進(jìn)反應(yīng)堆容器中的給水的溫度。 該溫度傳感器與溫度控制器可通訊地聯(lián)接，該溫度控制器可操作地基 于來自溫度傳感器的溫度讀數(shù)，指示加熱子系統(tǒng)將流進(jìn)反應(yīng)堆容器中 的給水的溫度提高到所要求的溫度，該所要求的溫度高于流進(jìn)反應(yīng)堆 容器中的給水的預(yù)定工作溫度。通過提高流進(jìn)反應(yīng)堆容器中的給水的 溫度，將再循環(huán)水的溫度提高到高于流進(jìn)堆芯的預(yù)定的再循環(huán)水工作
溫度，從而致使NCBWR堆芯所產(chǎn)生的功率水平下降。
根據(jù)另 一個方面，提供了 一種用于控制自然循環(huán)沸水核反應(yīng)堆 (NCBWR)的功率水平的方法。在各種實(shí)施例中，該方法包括利用溫度 傳感器來檢測流進(jìn)反應(yīng)堆容器中的給水的溫度，并利用NCBWR的加 熱子系統(tǒng)來提高流進(jìn)反應(yīng)堆容器中的給水的溫度。該加熱子系統(tǒng)將流 進(jìn)反應(yīng)堆容器中的給水的溫度提高到所要求的溫度，該所要求的溫度 高于流進(jìn)反應(yīng)堆容器中的給水的預(yù)定的工作溫度。因此，將流進(jìn)堆芯 中的再循環(huán)水的溫度提高到高于預(yù)定的再循環(huán)水工作溫度，結(jié)果導(dǎo)致 NCBWR堆芯所產(chǎn)生的功率水平下降。
根據(jù)此處所提供的說明，將會清楚本發(fā)明更多的應(yīng)用性領(lǐng)域。應(yīng) 理解的是，說明和特定實(shí)例僅為例證起見，并非意圖限制本發(fā)明的范 圍。


此處描述的附圖僅為例證目的而非意圖以任何方式來限制本發(fā) 明的范圍。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的自然循環(huán)沸水核反應(yīng)堆 (NCBWR)的總體簡圖；
圖2為圖1中示出的NCBWR的簡圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的各種 實(shí)施例的功率水平控制系統(tǒng)；
圖3為圖1中示出的NCBWR的簡圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的各種
實(shí)施例的功率水平控制系統(tǒng)；
圖4為圖1中示出的NCBWR的簡圖，其包括根據(jù)本發(fā)明還有的 其它各種實(shí)施例的功率水平控制系統(tǒng)；
圖5為圖1中示出的NCBWR的簡圖，其包括根據(jù)本發(fā)明又有的 其它各種實(shí)施例的功率水平控制系統(tǒng)；
圖6為圖1中示出的NCBWR的簡圖，其包括根據(jù)本發(fā)明更多的 其它各種實(shí)施例的功率水平控制系統(tǒng)；
圖7為功率-給水溫度圖的圖形表示，其根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例 與圖1中示出的NCBWR —起使用。
參考標(biāo)號列表
10自然循環(huán)沸水核反應(yīng)堆
14功率水平控制系統(tǒng)
18主給水力口熱器(principal feedwater heater)
22反應(yīng)堆容器
25環(huán)形部分(annulus)
26蒸汽管路集管(steam line header)
30高壓蒸汽渦輪
34濕汽分離再熱器(moisture separator reheater)
38低壓蒸汽渦輪
42給水輸入管路
46給水泵
50給水連結(jié)管路
52蒸汽抽取管路
53蒸汽抽取管路
54反應(yīng)堆芯
56反應(yīng)堆容器給水入口管路
58反應(yīng)堆容器輸出蒸汽管路 62渦輪蒸汽進(jìn)給管路
66高壓渦輪輸出管路
70加熱子系統(tǒng)
74溫度傳感器
75溫度控制器
78控制中心
82蒸汽旁通閥
84主蒸汽專爭移管路(header steam diversion line)
86輔助給7jc力口熱器(supplemental feedwater heater)
88孑L口
89旁通管路
90給水旁通閥
94加熱器旁通管路
98力口熱裝置
102給水旁通閥
106加熱器旁通管路
108控制中心存儲器
具體實(shí)施方式
以下描述本質(zhì)上僅為示范性的而決非意欲限制本發(fā)明、應(yīng)用或用 途。貫穿此說明書，相同的標(biāo)號將用來指代相同的元件。
參看圖1，其中提供了包括功率水平控制系統(tǒng)14的自然循環(huán)沸水 核反應(yīng)堆(NCBWR)IO的總體簡圖。NCBWR IO通常包括至少一個主 給水加熱器18、反應(yīng)堆容器22、蒸汽管路集管26、高壓蒸汽渦輪30、 濕汽分離再熱器34和低壓蒸汽渦輪38。在各種實(shí)施例中，如圖l所 示及此處所述，NCBWR 10包括多個主給水加熱器18。
各個主給水加熱器18均包括給水加熱器芯(未示出)，其接收經(jīng)由 給水輸入管路42和給水泵46或經(jīng)由給水連結(jié)管路50和另一個主給
水加熱器18所供應(yīng)的給水。各個主給水加熱器18另外包括蒸汽殼體 (未示出)，其環(huán)繞相應(yīng)的加熱器芯并被構(gòu)造成經(jīng)由蒸汽抽取管路52和 /或53而接收來自濕汽分離再熱器34和/或高壓蒸汽渦輪30的高壓、 高溫蒸汽。通常，將來自高壓蒸汽渦輪30和/或濕汽分離再熱器34的 蒸汽轉(zhuǎn)移至主給水加熱器18并使其循環(huán)經(jīng)過相應(yīng)的殼體，以將流經(jīng) 相應(yīng)加熱器芯的給水加熱到預(yù)定溫度為例如低于420° F的正常工作 溫度。已加熱的給水隨后經(jīng)由反應(yīng)堆容器給水入口管路56而進(jìn)入反 應(yīng)堆容器22的環(huán)形部分25中，在此，已加熱的給水與流入堆芯54 中的再循環(huán)流混合并成為再循環(huán)流的一部分。
再循環(huán)流冷卻堆芯54中的燃料棒，該堆芯54又將水冷卻劑轉(zhuǎn)化 成通過多個反應(yīng)堆容器輸出蒸汽管路58而離開反應(yīng)堆容器22的例如 為540° F的高溫蒸汽。輸出蒸汽管路58終止于到蒸汽管路集管26 中，該蒸汽管路集管26經(jīng)由高壓渦輪蒸汽進(jìn)給管路62來調(diào)節(jié)和控制 輸出到高壓蒸汽渦輪30的高溫、高壓蒸汽。進(jìn)入高壓蒸汽渦輪30的 高溫、高壓蒸汽被用來旋轉(zhuǎn)渦輪30。隨后，至少一部分的高壓、高溫 蒸汽經(jīng)由高壓渦輪輸出管路66而離開高壓蒸汽渦輪30。從高壓渦輪 30輸出的蒸汽進(jìn)入濕汽分離再熱器34中，在此從蒸汽中除去液態(tài)水 以干燥蒸汽。已干燥的蒸汽隨后進(jìn)入低壓蒸汽渦輪38中。進(jìn)入低壓 蒸汽渦輪38的高溫、低壓蒸汽被用來旋轉(zhuǎn)渦輪38。
功率水平控制系統(tǒng)14被構(gòu)造成且可操作地在給水流經(jīng)由反應(yīng)堆 容器給水入口管路56進(jìn)入環(huán)形部分25之前，提高離開主給水加熱器 18的給水的溫度。更具體地，功率水平控制系統(tǒng)14被構(gòu)造成且可操 作地可控地加熱流進(jìn)環(huán)形部分25中的給水，從而將再循環(huán)水流的溫 度可控地提高到高于再循環(huán)水預(yù)定正常工作溫度的溫度。而將再循環(huán) 水流的溫度提高到高于再循環(huán)水預(yù)定正常工作溫度的溫度可控地降 低了堆芯54所輸出的功率水平。
通常，功率水平控制系統(tǒng)14包括加熱子系統(tǒng)70和可通訊地連接 到溫度控制器75上的溫度傳感器74，該溫度控制器75可通訊地連接
到加熱子系統(tǒng)70上。溫度傳感器74檢測流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中 的給水的溫度并與溫度控制器75通訊，以監(jiān)控和控制流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán) 形部分25中的給水的溫度?；趤碓从诳刂浦行?8的溫度指示，溫 度控制器75將指示信號發(fā)送到加熱子系統(tǒng)70中，以將流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán) 形部分25中的給水的溫度提高到所指示的或所要求的溫度，其中該 所指示的或所要求的溫度高于流進(jìn)環(huán)形部分25中的給水的正常工作 溫度。已加熱的給水進(jìn)入環(huán)形部分25中與再循環(huán)流相混合，以將堆 芯54中的再循環(huán)流的溫度可控地提高到溫度高于再循環(huán)流的正常工 作溫度。因此，受控地提高再循環(huán)流的溫度可控地降低了堆芯54的 功率輸出水平。
現(xiàn)在參看圖2,在各種實(shí)施例中，加熱子系統(tǒng)70包括蒸汽集管 26、至少一個高溫給水加熱器(HTFH)和蒸汽旁通閥82。在各種執(zhí)行 方案中，各個HTFH為輔助給水加熱器86，其構(gòu)造成可接收從一個或 多個主給水加熱器18進(jìn)入加熱器芯(未示出)的給水輸入流。另外，各 個輔助給水加熱器86均構(gòu)造成經(jīng)由主蒸汽轉(zhuǎn)移管路84而接收從蒸汽 集管26進(jìn)入環(huán)繞相應(yīng)加熱器芯的殼體(未示出)中的高溫蒸汽。各個輔 助給水加熱器86均進(jìn)一步地構(gòu)造成將給水流輸出到反應(yīng)堆環(huán)形部分 25中。當(dāng)溫度控制器75收到指示要提高流入反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的 給水的溫度時，該溫度控制器75又將指示信號傳送到蒸汽旁通閥82。
蒸汽旁通閥82接收來自溫度控制器75的指示，并基于所接收的 指示來控制從蒸汽集管26進(jìn)入輔助給水加熱器86的殼體中的高溫蒸 汽的流量。當(dāng)高溫蒸汽經(jīng)過相應(yīng)的殼體循環(huán)時，加熱了來自主給水加 熱器18的、流經(jīng)相應(yīng)的輔助給水加熱器芯的給水?；跍囟葌鞲衅?74所測得的溫度讀數(shù)，溫度控制器75與蒸汽旁通閥82通訊以控制流 入輔助給水加熱器86的高溫蒸汽量。因此，基于來源于控制中心78 的所要求溫度，溫度傳感器74和控制器75建立了反饋回路來控制輸 出到反應(yīng)堆環(huán)形部分25的給水流的溫度的提高。更具體地，傳感器 74/控制器75的反饋回路調(diào)節(jié)給水流的溫度以達(dá)到所要求的溫度，該
所要求溫度高于流入反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的正常工作溫度。
在各種實(shí)施例中，在蒸汽旁通閥82附近的旁通管路89中設(shè)置了 孔口 88來提供經(jīng)過主蒸汽轉(zhuǎn)移管路84的恒定的蒸汽流，以使得主蒸 汽轉(zhuǎn)移管路84和輔助/高溫給水加熱器86保持溫暖且當(dāng) 一經(jīng)請求時即 可使用。
進(jìn)一步參看圖2，在各種實(shí)施例中，加熱子系統(tǒng)70還包括給水旁 通閥90,其可操作地也接收來自溫度控制器75的指示。響應(yīng)于所接 收的指示，給水旁通閥90控制經(jīng)過加熱器旁通管路94的給水流量， 其中，加熱器旁通管路94引導(dǎo)從給水泵46進(jìn)入反應(yīng)堆環(huán)形部分25 中的給水流。從給水泵46流出的給水的溫度顯著低于從主給水加熱 器18和輔助給水加熱器86流出的給水的溫度。因此，如通過溫度控 制器75所指示的那樣，增加經(jīng)過加熱器旁通管路94的給水流，將降 低流進(jìn)所述反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度。例如，響應(yīng)于來自 控制中心78的要提高堆芯54所輸出的功率水平的請求，也即使得流 進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水流的溫度低于特定溫度的請求，溫度 傳感器和控制器的組合74/75將增加流經(jīng)加熱器旁通管路94的給水 流。
流經(jīng)加熱器旁通管路94的較低溫度的水的增加將降低流進(jìn)反應(yīng) 堆環(huán)形部分25中的給水流的溫度。更具體地，溫度傳感器74和溫度 控制器75控制經(jīng)過加熱器旁通管路94的給水流來降低流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán) 形部分25中的給水流的溫度，以將堆芯54中的再循環(huán)水的溫度降低 到正常工作溫度以下的所要求溫度，從而提高由堆芯54所產(chǎn)生的功 率水平。因此，在各種實(shí)施例中，通過提高給水流的溫度來降低功率 輸出和降低給水流的溫度來提高功率輸出，功率水平控制系統(tǒng)14控 制由堆芯54所輸出的功率水平。
現(xiàn)在參看圖3和圖4，在各種其它的實(shí)施例中，NCBWR包括多 個主給水加熱器18,其中，主給水加熱器18中的至少一個主給水加 熱器也起到HTFH的作用。
在一些實(shí)施例中，每個主給水加熱器18均構(gòu)造成也起到HTFH 的作用，如圖3所示。在這樣的實(shí)施例中，各個HTFH/主給水加熱器 18均構(gòu)造成經(jīng)由蒸汽抽取管路53和/或52來接收來自高壓蒸汽渦輪 30和/或濕汽分離再熱器34的高壓、高溫蒸汽，以將輸出到堆芯54 的給水流加熱到正常工作溫度。另外，在這樣的實(shí)施例中，各個HTFH/ 主給水加熱器18均構(gòu)造成可接收來自蒸汽集管26的高溫蒸汽，以將 輸出到反應(yīng)堆環(huán)形部分25的給水的溫度提高到高于正常工作溫度的 所要求溫度，如上所述。
備選地，在一些實(shí)施例中，最靠近給水泵46的主給水加熱器18(起 始的主給水加熱器18)將僅接收經(jīng)由蒸汽抽取管路53來自高壓汽輪機(jī) 30的，而非來自蒸汽集管26或濕度分離器/再熱器34之中的任一個 的抽取蒸汽。因此，從起始的主給水加熱器18流到隨后的主給水加 熱器18的給水的溫度將升高到高于正常工作溫度。
在其它的實(shí)施例中，該多個主給水加熱器18中^l一部分的主給 水加熱器被構(gòu)造成也起HTFH的作用，如圖4所示。在這樣的實(shí)施例 中，各個非HTFH的主給7jc加熱器18均構(gòu)造成經(jīng)由蒸汽抽取管路53 和/或52接收來自高壓蒸汽渦輪30和/或濕汽分離再熱器34的高壓、 高溫蒸汽，以將輸出到反應(yīng)堆環(huán)形部分25的給水流加熱到正常工作 溫度，如上所述。但各個HTFH/主給水加熱器18均構(gòu)造成經(jīng)由主蒸 汽轉(zhuǎn)移管路84接收來自蒸汽集管26的蒸汽。
各個HTFH/主給水加熱器18均構(gòu)造成以便當(dāng)要求給水的正常工 作溫度時，通過HTFH/主給水加熱器18利用來自蒸汽集管26的蒸汽， 以將輸出到反應(yīng)堆環(huán)形部分25的給水流加熱到正常工作溫度。此外， 當(dāng)要求高于正常工作溫度的給水溫度時，各個HTFH/主給水加熱器18 均利用來自蒸汽集管26的額外的高溫蒸汽，將輸出到堆芯54的給水 的溫度提高到所要求的溫度。
因此，進(jìn)一步地參看圖3和圖4，當(dāng)溫度控制器75接收指示以提 高流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度時，溫度控制器75指示蒸
汽旁通閥82增加允許從蒸汽集管26流進(jìn)各HTFH/主給水加熱器18 中的高溫蒸汽量。增加流經(jīng)各HTFH/主給水加熱器的殼體的高溫蒸 汽，將流經(jīng)相應(yīng)的加熱器芯并輸出到反應(yīng)堆環(huán)形部分25的給水的溫 度提高到所要求/所指示的溫度。因此，提高流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25 中的給水的溫度來提高堆芯54內(nèi)再循環(huán)水的溫度，從而降低反應(yīng)堆 容器22的功率輸出水平而無需操控反應(yīng)堆容器22中的控制才奉。
現(xiàn)在參看圖5，在各種實(shí)施例中，加熱子系統(tǒng)70包括加熱裝置 98,其構(gòu)造成并可操作地加熱從主給水加熱器18流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部 分25中的給水。更具體地，加熱裝置98響應(yīng)來自溫度控制器75的 指示，將流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度提高到所要求的溫 度，該所要求的溫度高于如由溫度傳感器74所檢測的正常工作溫度。 例如，響應(yīng)于來自控制中心78的要降低由堆芯54所輸出功率水平的 請求，溫度控制器75將指示加熱裝置98把流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25 中的給水的溫度提高到所要求的溫度。因此，堆芯54內(nèi)的再循環(huán)流 的溫度將會提高，且反應(yīng)堆容器22所輸出的功率水平將降低到對應(yīng) 于再循環(huán)流溫度下降的所要求水平。
加熱裝置98可以是任何一種加熱裝置，其適于將流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán) 形部分25中的給水加熱到所要求的溫度，該溫度高于由主給水加熱 器18所產(chǎn)生的正常工作溫度。例如，加熱裝置98可以是適當(dāng)?shù)娜細(xì)?或電力熱水裝置。
現(xiàn)在參看圖6，在各種實(shí)施例中，每個主給水加熱器18均構(gòu)造成 起HTFH的作用。在這樣的實(shí)施例中，各個HTFH/主給水加熱器18 均構(gòu)造成經(jīng)由蒸汽抽取管路53和/或52接收來自高壓蒸汽渦輪30和/ 或濕汽分離再熱器34的高壓、高溫蒸汽，以將輸出到反應(yīng)堆環(huán)形部 分25的給水流加熱到高于正常工作溫度的溫度。另外，在這樣的實(shí) 施例中，加熱子系統(tǒng)70包括給水旁通閥102，其可操作地接收來自溫 度控制器75的指示。響應(yīng)于所接收的指示，給水旁通閥102控制經(jīng) 過力口熱器旁通管路106的給水流量，其中，加熱器旁通管路106引導(dǎo)
從給水泵46進(jìn)入反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水流。從給水泵46流出 的給水的溫度顯著低于從HTFH/主給水加熱器18中流出的給水的溫 度。因此，如通過溫度控制器74所檢測及通過溫度控制器75所指示 的那樣，經(jīng)過加熱器旁通管路106的給水流的增加，將降低流進(jìn)所述 反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度。
因此，在這樣的實(shí)施例中，溫度傳感器和控制器的組合74/75控 制給水旁通閥的操作，以將流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度 降低到任何所要求的溫度。例如，響應(yīng)于來自控制中心78的請求以 獲得由堆芯54所輸出的給定功率水平的例如90%的最大功率輸出， 溫度控制器75將允許經(jīng)過加熱器旁通管路106的給水流足以將流出 HTFH/主給水加熱器18的給水冷卻到足以獲得所要求的功率水平輸 出的溫度。因此，為了提高功率水平輸出，溫度控制器75將指示增 加經(jīng)過加熱器旁通管路106的給水流，以降低如由溫度傳感器74所 檢測的給水流和再循環(huán)流的溫度。相反地，為了降低功率水平輸出， 溫度控制器75將指示經(jīng)過加熱器旁通管路106的給水流降低，以提 高給水流和再循環(huán)流的溫度。
現(xiàn)在參看圖7，根據(jù)各種實(shí)施例，可結(jié)合堆芯54的兩個獨(dú)立的功 率輸出水平變化機(jī)制即控制棒移動變化和給水溫度變化來創(chuàng)建堆芯 功率-給水溫度圖，如圖7中示出的示范性圖。線B-A表示功率上升 線，例如通過僅撤開常規(guī)的控制棒而從25%的功率上升至100%的功 率。流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度將自動地提高，這是因 為隨著反應(yīng)堆功率水平的提高，可以從高壓蒸汽渦輪30和/或濕汽分 離再熱器34中得到更多的高壓、高溫蒸汽來加熱給水。線B-A的斜 率取決于蒸汽抽取點(diǎn)和包括主給水加熱器18的設(shè)備系統(tǒng)的平衡設(shè)計。
線A-C表示當(dāng)利用如上所述的各種功率水平控制系統(tǒng)14實(shí)施例 而將流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度提高到高于正常工作溫 度如420° F時反應(yīng)堆功率的下降。線A-C也可稱為100%荷載線，以 表示沿著線A-C未采用控制棒移動。位于線A-C上方且與之平行的"棒
阻塞"線('Rod Block' line)可以發(fā)展和用來保證給水溫度不會用將允許 燃料細(xì)棒元件變得過熱的方式而變化。
線D-C表示給水溫度和控制棒位置都呈小步變化的路線。在反應(yīng) 堆容器22的啟動期間可沿著線D-C將堆芯帶到例如85%的功率的點(diǎn) C，此時，再循環(huán)流溫度高于正常工作溫度?？梢赃M(jìn)行必要的控制棒 調(diào)節(jié)，并且可以將給水溫度降低至與從C至A的路線相交，以使得反 應(yīng)堆容器22產(chǎn)生100%的功率輸出，此時，流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25 的給水的溫度為正常工作溫度如大約420° F。反向的路線A-C-D-B 在功率抑制測試或其它的反應(yīng)堆功率調(diào)試期間可以相交。
圖7的陰影區(qū)域示范性地示出了 NCBWR10可能的運(yùn)行范圍，其 利用流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度控制結(jié)合不同的控制棒 定位，來控制反應(yīng)堆容器22所輸出的功率水平，如上所述。因此， 控制中心78的操作者可以利用功率-給水溫度圖作為工具和/或指南， 來概念性地了解任何具體的給水溫度所指示的變化將引起對功率水 平輸出的影響。
另外，控制中心78可以將功率-給水溫度圖儲存在存儲裝置108 或其它的數(shù)據(jù)庫中，且執(zhí)行儲存在存儲裝置108上的控制算法來自動 地與溫度控制器75通訊，以自動地控制流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的 給水的溫度，如上所述。也就是，操作者可以選擇所需的功率水平輸 出，即將所需的功率水平輸出輸入到控制中心78的基于計算機(jī)的系 統(tǒng)。對此響應(yīng)，控制中心78的基于計算機(jī)的系統(tǒng)將執(zhí)行控制算法并 訪問所儲存的功率-給水溫度圖，以獲得產(chǎn)生所需功率水平輸出的溫 度。隨后，控制中心78將給水溫度指示或一序列的給水溫度指示傳 送到溫度控制器75。這些指示至少部分地提供了從功率-給水溫度圖 所獲得的用于產(chǎn)生所需功率水平輸出的溫度。因此，控制算法的執(zhí)行 生成一個或多個設(shè)定溫度控制器75的指示信號。響應(yīng)于所指示的溫 度，溫度控制器75基于來自溫度傳感器74的輸出而建立反饋控制回 路，以自動地將流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度調(diào)節(jié)到所指
示的溫度。
更準(zhǔn)確地，響應(yīng)于溫度指示信號，溫度控制器75反復(fù)地與溫度
傳感器74通訊來控制可應(yīng)用的旁通閥如旁通閥82,90或102的運(yùn)行， 以調(diào)節(jié)流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度。此外，自動地調(diào)節(jié) 流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度而自動地調(diào)節(jié)循環(huán)進(jìn)入堆芯 54中的再循環(huán)流的溫度，致使將功率水平輸出調(diào)節(jié)到所需的水平。
控制中心78還可包括其它的基于計算機(jī)的部件(未示出)，例如處 理器，顯示器，用戶接口如鍵盤、鼠標(biāo)、輸入筆等及其它接口和/或適 于執(zhí)行和實(shí)行所述自動化控制的存儲裝置。
因此，此處所述的功率水平控制系統(tǒng)14被構(gòu)造成和可操作地獨(dú) 立地改變流進(jìn)反應(yīng)堆環(huán)形部分25中的給水的溫度，從而均勻地改變 堆芯功率輸出水平而不需要移動控制棒。
此處的說明本質(zhì)上僅是示范性的，因此所述的未脫離其主旨的變 體認(rèn)定為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。這樣的變體不被認(rèn)為是偏離了本發(fā)明 的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于控制自然循環(huán)沸水核反應(yīng)堆(NCBWR)(10)的功率水平的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
加熱子系統(tǒng)(70)，其用于加熱流進(jìn)NCBWR(10)的環(huán)形部分(25)中的給水；
溫度傳感器(74)，其可操作以檢測流進(jìn)所述環(huán)形部分(25)中的給水的溫度；
控制器，其可操作以通過控制所述加熱子系統(tǒng)(70)基于所測溫度而將流進(jìn)所述環(huán)形部分(25)中的給水溫度調(diào)節(jié)到所需的溫度，以控制所述NCBWR(10)的功率輸出水平。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱子系統(tǒng)(70) 包括蒸汽集管(26)，其構(gòu)造成可接收由堆芯(54)產(chǎn)生的高溫蒸汽； 至少一個高溫給水加熱器(18),其構(gòu)造成可接收給水輸入流，可接收來自所述蒸汽集管(26)的高溫蒸汽，且可將給水流輸出到所述環(huán)形部分(25);和蒸汽旁通閥(82),其可操作以接收來自溫度控制器(75)的指示，且 基于所接收的指示來控制從所述蒸汽集管(26)進(jìn)入所述至少一個給水 加熱器(18)的高溫蒸汽的流量，以將輸出到所述環(huán)形部分(25)的給水流 的溫度提高到所要求的溫度，使得流經(jīng)所述堆芯(54)的再循環(huán)水的溫 度提高，而使所述NCBWR(10)的堆芯(54)所產(chǎn)生的功率水平下降。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個高 溫給水加熱器(18)包括至少一個輔助給水加熱器(86),所述至少一個輔 助給水加熱器(86)構(gòu)造成可接收來自 一個或多個主給水加熱器(18)的 給水輸入流，所述一個或多個主給水加熱器(18)可操作以將輸入到所 述至少一個輔助給水加熱器(86)的給水流加熱到流入所述環(huán)形部分 (25)中的給水的預(yù)定工作溫度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個高 溫給水加熱器(18)包括一個或多個主給水加熱器(18),所述一個或多個 主給水加熱器(l8)可操作以將輸出到所述環(huán)形部分(25)的給水流加熱 到預(yù)定工作溫度，并且當(dāng)所述蒸汽旁通閥(82^皮指示以增加來自所述 蒸汽集管(26)的高溫蒸汽的流量時，將輸出到所述環(huán)形部分的給水流 的溫度提高到高于所述預(yù)定工作溫度的所要求溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個 主給水加熱器(18)中的每一個主給水加熱器均構(gòu)造成接收來自所述NCBWR(10)的高壓渦輪(66)和所述NCBWR(10)的 濕汽分離再熱器(34)中的一個的蒸汽，以將輸出到所述環(huán)形部分(25) 的給水流加熱到所述預(yù)定工作溫度；并接收來自所述蒸汽集管(26)的高溫蒸汽，以將輸出到所述環(huán)形部 分(25)的給水流的溫度提高到高于所述預(yù)定工作溫度的所要求的溫 度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求
4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個 主給水加熱器(18)包括多個主給水加熱器(18)，所述主給水加熱器(18)中的至少一個構(gòu)造成可接收來自所述 NCBWR(10)的高壓渦輪(30)和所述NCBWR(10)的濕汽分離再熱器(34) 中的至少 一個的蒸汽，以將輸出到所述環(huán)形部分(25)的給水流加熱到 所述預(yù)定工作溫度，和所述主給水加熱器(18)中的至少一個構(gòu)造成可接收來自所述蒸汽 集管(26)的高溫蒸汽，以將輸出到所述環(huán)形部分(25)的給水流加熱到所 述預(yù)定工作溫度，并且通過所述溫度控制器(75)和所述蒸汽旁通閥(82) 的控制，將輸出到所述環(huán)形部分(25)的給水流的溫度提高到高于所述 預(yù)定工作溫度的所要求溫度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求
2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制器(75) 可操作以通過控制給水旁通閥(90)來提高由所述NCBWR(10)堆芯(54) 所產(chǎn)生的功率水平，以調(diào)節(jié)經(jīng)過加熱器旁通管路(94)進(jìn)入所述環(huán)形部分(25)中的給水的流量，以將流入所述環(huán)形部分(25)的給水的溫度降低 到低于所述預(yù)定工作溫度的所要求溫度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱子系統(tǒng)(70) 包括加熱裝置(98)，其可操作以接收來自所述溫度控制器(75)的指示， 并基于所收到的指示提高經(jīng)過給水管路從所述NCBWR( 10)的至少一 個主給水加熱器(18)流到所述環(huán)形部分(25)的給水的溫度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 多個主給水加熱器(18)，且所述加熱子系統(tǒng)(70)包括至少一個所述主給水加熱器(18),其可操作以將輸出到所述環(huán)形 部分(25)中的給水流加熱到高于預(yù)定工作溫度的溫度；和給水旁通閥(90)，其可操作以接收來自所述溫度控制器(75)的指 示，并基于所收到的指示控制經(jīng)過加熱器旁通管路(94)到所述環(huán)形部 分(25)的給水的流量，以便當(dāng)希望降低反應(yīng)堆芯(54)的輸出功率時，將流入所述環(huán)形部分(25) 中的給水的溫度降低到范圍從最高給水溫度到所述預(yù)定工作溫度的 所要求溫度，且將流入所述環(huán)形部分(25)中的給水的溫度降低到低于所述預(yù)定工 作溫度的所要求溫度，以提高所述NCBWR( 10)堆芯(54)所產(chǎn)生的功率 水平。
10. —種用于控制自然循環(huán)沸水核反應(yīng)堆(NCBWR)(10)的功率水 平的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括加熱子系統(tǒng)(70)，其用于加熱流進(jìn)NCBWR(10)的環(huán)形部分(25)中 的給水，以改變流經(jīng)堆芯(54)的再循環(huán)水的溫度；溫度傳感器(74),其可操作以檢測流進(jìn)所述環(huán)形部分(25)中的給水 的溫度；和溫度控制器(75),其可通訊地連接到所述溫度傳感器(74)上，且可 操作以通過指示所述加熱子系統(tǒng)(70)基于來自所測得溫度的讀數(shù)而將 流入所述環(huán)形部分(25)中的給水的溫度改變到所要求的溫度，從而將再循環(huán)水的溫度從預(yù)定的再循環(huán)水工作溫度改變到所需的工作溫度，以控制由所述NCBWR(lO)堆芯(54)所產(chǎn)生的功率水平，所述加熱子系 統(tǒng)(70)包括蒸汽集管(26)，其構(gòu)造成可接收由所述堆芯(54)所產(chǎn)生的高溫蒸汽；至少一個高溫給水加熱器(18)，其構(gòu)造成可接收給水的輸入流， 可接收來自所述蒸汽集管(26)的高溫蒸汽，并可將給水流輸出到所述 環(huán)形部分(25);和蒸汽旁通閥(82),其可操作以接收來自所述溫度控制器(75)的指 示，且基于所接收的指示來控制從所述蒸汽集管(26)進(jìn)入所述至少一 個給水加熱器(l8)的高溫蒸汽的流量，以將輸出到所述環(huán)形部分(25) 的給水流的溫度改變到所要求的溫度。
專利摘要
本發(fā)明涉及給水溫度控制的方法及系統(tǒng)。在各種實(shí)施例中，提供了用于控制自然循環(huán)沸水核反應(yīng)堆(NCBWR)(10)的功率水平(14)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括加熱子系統(tǒng)(70)，其用于加熱流進(jìn)NCBWR(10)的環(huán)形部分(25)中的給水，以將流經(jīng)堆芯(54)的再循環(huán)水的溫度提高到高于預(yù)定的再循環(huán)水工作溫度。另外，還包括溫度傳感器(74)，其可操作地檢測流進(jìn)環(huán)形部分(25)中的給水的溫度。溫度傳感器(74)可通訊地連接到溫度控制器(75)上，該控制器(75)可操作地指示加熱子系統(tǒng)(18)將流進(jìn)環(huán)形部分(25)中的給水溫度提高到高于流進(jìn)環(huán)形部分(25)中的給水預(yù)定工作溫度的所要求溫度。通過提高流進(jìn)環(huán)形部分(25)中的給水溫度，將再循環(huán)水的溫度提高到高于預(yù)定的再循環(huán)水工作溫度，從而使NCBWR(10)的堆芯(54)所產(chǎn)生的功率水平下降。
文檔編號G21C1/08GKCN101350232SQ200810128374
公開日2009年1月21日 申請日期2008年7月10日
發(fā)明者J·P·努南, P·薩哈, S·C·莫恩 申請人:通用電氣-日立核能美國有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan