CN111503325A - 用于可清洗和/或固态传导线路系统的阀块及分配线路系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于技术工厂、诸如核电厂的可清洗和/或固态传导线路系统(100)的阀块(2、200、300、400、500)，包括至少两个旋转控制阀，诸如球阀(11、11a、11b、11c、11d、21a、21b)、塞阀等，其中，旋转控制阀各自包括至少一个线路输入端(A)和至少一个线路输出端(C)以及各自具有至少一个通道(15c、15d、15e、25)的能旋转的控制构件(13、23)，其中，在控制构件的打开位置，线路输入端(A)通过通道(15c、15d、15e、25)连接到线路输出端(C、D、E)，且其中，在关闭位置，控制构件(13、23)使线路输入端(A))与线路输出端(C、D、E)分离，其中，至少两个旋转控制阀能绕同一旋转轴线(R)旋转，并且至少两个旋转控制阀的控制构件(13、23)以不能旋转的方式相互连接，且其中，第一旋转控制阀的通道(15c、15d、15e、25)与第二旋转控制阀的通道(15c、15d、15e、25)优选在旋转轴线(R)的轴向(L)上彼此呈平面平行偏移。

Description

用于可清洗和/或固态传导线路系统的阀块及分配线路系统

技术领域

本发明涉及一种用于技术工厂、诸如核电厂的可清洗 (piggable,molchbar(德语))和/或固态传导线路系统的阀块。本发明还涉及一种用于技术工厂、诸如核电厂的分配线路系统，特别是用于收集放射性核素的分配线路系统。

背景技术

放射性核素用于许多技术和医学领域，特别是核医领域。为了生成放射性核素，常用中子辐照合适的稳定核素。这会导致中子俘获引起的不稳定核素，这些不稳定核素经由放射性衰变系发射α、β、γ或质子辐射而转变回稳定核素。用中子辐照又称为核素活化，主要在研究用反应堆中进行，但这类研究用反应堆在大规模生产放射性核素方面的能力有限。作为替代方案，提议将用于产生能量的商用核反应堆用作放射性核素生产的中子源。为此，计划将所谓的核素活化靶材引入商用核反应堆的一个或多个仪表指(instrumentationfingers)，以便在此通过核燃料棒发出的辐射进行活化。

用于将核素活化靶材引入核反应堆和从核反应堆移除核素活化靶材的装置和方法例如参阅US2013/0170927A1。据此，在反应堆芯中的单个仪表指与距反应堆芯一定距离处布置的靶材储集器和放射性核素收集容器之间提供装载支路，以便提供从反应堆芯内的仪表指到靶材储集器或收集容器的路径。选择性释放一个路径或另一个路径应当通过柱塞相对于90°T形接头的位置来调节。事实证明，利用公知装置的问题在于，在这种装载的交叉点经常发生损坏相对脆性的靶材，这样就可能收集更少的材料并且分配线路系统受到靶材磨蚀或碎片污染。另外，用于收集核素活化靶材的公知装置在经济方面也非切实可行，因为这种装置庞大而反应堆厂房污染区域内的可用空间却有限。公知装置用于现有反应堆时的另一问题在于，现有反应堆厂房的建筑静力学仅适于极其有限的容纳附加装置的范围。就反应堆芯能够配备10至50个仪表指的反应堆而言，利用公知装置只能设立现有仪表指与公知用于收集核素活化靶材的系统的极小配比。

用于拾取靶材的仪表指通常是平行于反应堆芯内的核燃料棒的原有管件并且通常是用于确定反应堆芯中的功率密度分布的所谓球形或球射测量系统的一部分。在这样的系统中，将具有可活化物质(例如钒)的测量球填入反应堆芯的仪表指用来辐照。这些测量球的直径仅略小于仪表指的直径，因此指中的球像链那样上下紧靠或堆叠。这些球通过核燃料棒发出的辐射来活化并且在预定停留时间之后经由管道系统从反应堆芯区域输送到测量装置，即所谓的测量台，以便确定它们的活性。包括仪表指的管道系统是自含型系统并且其直径在球直径的区间内，以便在传送到测量台期间保持仪表指中球链的顺序。采用这种方式，链中的球能够配属于核燃料棒的相应纵向位置，进而又能得出有关反应堆芯中的中子通量的轴向功率密度分布的结论。例如，US3711714已揭示这种具有测量装置和对应管道系统的测量系统，也称为球测量系统或球击测量系统。从球测量中获得的认知提供反应堆安全性，因此通常须定期进行球测量。基本上，还公知具有仪表指和对应测量体的其他测量系统，这些测量系统用于测量表征燃料棒性质和反应堆芯内部条件的其他参数。

当用于确定燃料棒特性或反应堆芯内部条件(例如用于确定功率密度分布) 的测量体每月仅在仪表指中停留几分钟时，对靶材的充分核素活化需要几天或几周的停留时间。在此期间，用于放射性核素生产的仪表指不能用于在迄今所提出的核素活化系统中进行测量。此外，迄今所提出的核素活化系统需要精确地手动解耦并将相应的仪表指从测量系统中解耦到核素活化系统，然后再复原。只有增加技术工作才能在核素活化与测量之间进行切换，并且在解耦和去耦时会产生额外的污染风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，特别是提供一种仅需小空间和轻重量的阀块和分配线路系统，并且提供一种特别经济的放射性核素靶材收集装置，同时尽量降低污染风险。

本发明达成上述目的的解决方案为权利要求1和5的主题。

据此，本发明提供一种用于技术工厂(例如核电厂)的可清洗和/或固态传导线路系统的阀块。所述阀块包括至少两个旋转控制阀。旋转控制阀例如能够设计为球阀、塞阀等。球阀具有能旋转的阀构件，该阀构件具有至少分段旋转对称的截球或球外表面。塞阀包括呈旋转对称的截锥形旋转体形式的控制构件。旋转控制阀还可以具有其他旋转控制体，它们的其他外表面至少部分旋转对称，例如呈圆柱形、截锥形等。阀块的旋转控制阀各自包括至少一个线路输入端和至少一个线路输出端以及具有至少一个通道的能旋转的控制构件。具有至少一个通道的控制构件布置在线路输入端与线路输出端之间，以使线路输入端与线路输出端连接或者实现线路输入端与线路输出端之间的分离。在控制构件的打开位置，线路输入端与线路输出端通过通道连接。在打开位置，固体、生铁锭、诸如输送流体(如气动流体)的流体、特别是氮等由线路系统承载的介质能够从线路出口移入通道、穿过通道并移出通道进入线路出口。在阀块的关闭位置，控制构件使线路输入端与线路输出端分离。在关闭位置，控制构件防止固体、生铁锭或诸如泵送流体(如氮)的流体等在线路系统中承载的介质从线路输入端传送到线路输出端。在关闭位置，控制构件在阀体的线路输入端与线路输出端之间形成固态和/或液密、特别是气密的分离。

根据本发明，至少两个旋转控制阀能绕同一旋转轴线旋转，并且至少两个旋转控制阀的控制构件以不能旋转的方式相互连接。如果阀块的旋转控制阀中的一个旋转某个角度，例如10°、30°、45°或90°，则阀块的第二旋转控制阀和任何其他旋转控制阀也以相同的旋转方向旋转相同的角度。根据本发明，第一旋转阀的至少一个(第一)通道与第二旋转阀的(第一)通道在轴向上相对于旋转轴线偏移。优选地，第一旋转控制阀的通道可以与第二旋转控制阀的通道呈平面平行地轴向偏移。在包括三个旋转控制阀、四个旋转控制阀或甚至更多旋转控制阀的阀块中，每个旋转控制阀的相应通道也可以与其余旋转控制阀的通道轴向偏移。例如，第一旋转控制阀可以具有布置在一个平面内的多个通道，并且第二旋转控制阀可以具有在第二平面内的多个通道，其中第一旋转控制阀的通道平面与第二旋转控制阀的通道平面在旋转轴线的轴向上彼此偏移。旋转控制阀的相应通道平面优选横向于、优选垂直于旋转轴线的轴向延伸。

根据本发明的阀块获得紧凑且相对简单的设计，以在技术工厂(诸如核电厂)的管道系统内提供选择性导引例如可活化和/或经活化的放射性核素靶材的手段，同时在旋转阀控制构件的打开位置和关闭位置都能确保管道系统相对于环境的可靠密封，从而提供安全的污染防护。在单个阀块中整合多个旋转控制阀能够减少用来使用多个旋转控制阀的致动器的数目，简化系统的安装和操作，并且与常规系统相比显著减少空间需求。

根据阀块的实施例，旋转控制阀中的至少一个具有至少两个线路输入端和具有至少两个通道的至少一个控制构件，这些通道中的一个配属于至少两个线路输入端中的每一个。线路输入端能够相对于旋转控制阀的旋转轴线在周向上和/或相对于旋转控制阀的旋转轴线在轴向上彼此偏移布置。例如，旋转控制阀的第一线路输入端能够与其第二线路输入端相对于旋转轴线偏移90°和/或在轴向上偏移。利用这样的设计，两个通道中的一个配属于第一线路输入端而另一个配属于第二线路输入端，这两个通道能够在互不接触和/或互不倾斜的情况下贯穿控制构件。优选地，旋转控制阀的通道互不相交或互不接触。通道能够在轴向上偏移布置和/或具有某个通道曲率，使得它们互不交叉。

根据一种先进配置，所述阀块的至少两个旋转控制阀的线路输入端和对应通道能够如此布置，即在轴向上偏移的至少两个通道使它们相应的线路输入端与相应的线路输出端在控制构件的相同位置连接。这种设计与常规的阀布置相比能使阀块更加紧凑。

根据阀块的实施例，在活化打开位置，活化通道使线路输入端连接到线路输出端。例如，旋转控制阀可以具有两个、三个或更多个线路输出端，由此在第一活化打开位置，与第一线路输出端相关联的第一活化通道使线路输出端连接到线路输入端。在第二活化打开位置，第二线路输出端能够通过活化通道使第二线路输出端连接到第二线路输入端，该活化通道能够是第一活化通道或第二通道。在第三活化打开位置，第三线路输出端能够通过活化通道连接到线路输入端，该活化通道能够是旋转阀的第一通道、第二通道或第三通道。优选地，在第一活化打开位置，任何通道都不能用于使可能的第二线路输出端、第三线路输出端或另外的线路输出端连接到线路输入端。在每个活化打开位置，通过活化通道能够将正好一个线路输出端配属于正好一个线路输入端。例如，旋转阀能够设有线路输入端、三个相邻的通道和三个线路输出端，由此根据旋转阀的控制构件的位置，线路输入端经由第一通道连接到第一线路输出端、经由第二通道连接到第二线输出端或者经由第三通道连接到第三线路输出端，由此在相应的第一位置、第二位置或第三位置，线路输入端未连接到任何另外的线路输出端。

根据阀块的进一步配置，活化通道的尺寸尤其是设置成使其与线路输入端和/或线路输出端对齐。优选地，通道与线路输入端、通道与线路输出端或者线路输入端与输出端具有相同的横截面。通道优选能够与线路输入端和/或线路输出端对齐，而无死区。根据特定配置，通道与线路输出端和/或线路输入端在通道与线路输入端或通道与线路输出端之间的相应接口处同轴。可以设想，线路输出端与整个通道和线路输入端同轴。用于可清洗和/或固态传导线路系统的阀块的优势在于，须尽可能精确地对齐从线路输入端到通道或通道到线路输出端的过渡。这种过渡特别是密封良好，从而安全，并且避免过渡区域的磨损和污垢积聚。特别是关于常以固态球形式传送的待活化放射性核素，可能有利地，将通道、线路输入端和/或线路输出端设计成具有优选相同大小的圆孔横截面，略大于(放射性核素)球的外径，以确保这些球通过从通道到线路输入端和/或线路输出端的同轴且无死区的过渡而高效且低磨损地进行输送。应当优选在阀块的几个旋转控制阀中，特别是在阀块的全部旋转控制阀中，实现这种优选具有相同的横截面、同轴和/或无死区的通道与线路输入端和/或线路输出端的对齐。

当旋转控制阀配置有一个线路输入端和两个或三个线路输出端时，可以规定，通道中的一个沿直线延伸穿过能旋转的控制构件。第二通道可以在某个曲率下延伸，以在第二活化打开位置使第二线路输入端连接到第二线路输入端，该第二线路输入端相对于第一线路输入端定位，例如相对于控制构件的旋转轴线偏移30°或60°。第三通道可以配置成在第三活化打开位置使线路输入端连接到第三线路输出端，为此形成延伸到第三线路输出端的弯曲通道，该第三线路输出端与另一方向上的第一线路输出端例如偏移30°或60°。就仅具有两个线路输出端的旋转控制阀而言，提供第一通道和第二通道可能便足矣，由此能够使这两个通道中的仅一个弯曲而使另一个沿直线延伸或特别是呈镜像翻转。优选地，通道的曲率半径远大于放射性核素球的直径，例如是其两倍、五倍、十倍或至少二十倍。

根据阀块的实施例，阀块的至少一个旋转控制阀是分配阀，该分配阀具有特别是布置在同一平面内的至少一个线路输入端、至少两个线路输出端和至少两个分离的通道。阀块的一个旋转阀的通道特别是分离成使得它们不会交叉、缠结、接触等。通道的流体系统优选在阀块的能旋转的控制构件中彼此完全分离。在分配阀中，至少两个线路输出端各自经由通道配属于相同的线路输入端或不同的线路输入端。分配阀能够具有第一活化打开位置，在此第一通道使线路输出端与第一线路输出端连接。分配阀能够具有第二活化打开位置，在此第二流道使一个或另一个线路输入端连接到第二线路输出端。歧路阀能够具有其他的第三位置、第四位置等。分配阀可以具有提供另外的第三位置、第四位置等的打开位置。第三位置、第四位置等设有使线路输入端与相应的第三线路输出端、第四线路输出端连接的相应的第三通道、第四通道等。

本发明还涉及一种用于工厂(诸如核电厂)、特别是用于收集放射性核素的分配线路系统，具有至少一个根据上述要求中任一项所述的阀块。所述分配线路系统也可以包括几个阀块和专门设计的阀块。例如，分配线路系统可以包括如上所述的一个或多个分配阀。作为替代或补充方案，分配线路系统可以包括具有纯开/关功能而不具有分配功能的一个或多个阀块(应急关闭阀)。纯关闭旋转控制阀设计成使得旋转控制阀的控制构件中的至少一个通道能够采取启用从线路输入端到线路输出端的通道的预定位置以及任何线路输入端均未连接到任何线路输出端的第二位置。特别是，纯关闭旋转控制阀设计成使得它们不会使线路输入端连接到某一个线路输出端或另一个线路输出端。

例如可以设想，根据本发明的分配线路系统具有如上所述的分配阀，其中例如每个旋转控制阀具有三个线路输出端。阀块配备有几个(例如两个或三个) 优选同类型的旋转控制阀。例如，阀块包括两个或三个同类型的分配阀。阀块的旋转分配阀的三个线路输出端能够各自遵循几个本发明的关闭旋转控制阀，特别是呈本发明的另外阀块的形式，例如三个关闭阀块，它们各自具有正好两个或正好三个关闭旋转控制阀。利用这样的分配线路系统，能够从上游分配阀块的三个单独的线路输入端操作九个线路输出端，例如九个单独的接收器，诸如反应堆芯的仪表指。利用这样的分配线路系统，上游分配阀块的单个分配旋转控制阀能够各自配属于下游关闭阀块，以便能够单独地操作仪表指或其他接收器。

作为替代方案可以设想，下游关闭阀块布置在上游分配阀块的下游，以便在上游分配阀块的第一活化打开位置，多个分配旋转控制阀在轴向上偏移的全部第一线路输出端主动地配属于第一阀块的分配旋转控制阀的相应线路输入端，并且三线关闭阀块配属于分配阀块的三个第一线路输出端，这样同时操作九个仪表指中的三个。采用相同的形式，第二关闭阀块配属于歧路块的三个第二线路输出端，而第三关闭阀块配属于歧路块的第三线路输出端。

根据具有至少一个上述阀块的分配线路系统的进一步配置，该阀块的几个 (例如三个)线路输出端与线路系统内部区段、诸如高压区段、例如反应堆芯区段流体连通。阀块的几个(例如三个)线路输入端与可以优选设置在污染区、例如反应堆内的线路系统外部区段、诸如低压区段、例如反应堆外部区段流体连通。该阀块能够特别是实现为应急关闭阀块，用于使线路系统内部区段与线路系统外部区段分离。可能优选地，为应急关闭阀块提供金属密封件。高压区段例如可以旨在管道压力高于40巴、特别是约175巴和/或最高500巴或最高200 巴。高压区段能够设计为约200℃至约500℃、特别是至多约370℃的高温。高压区段能够设计为约200℃至约500℃的高温。例如，高压区段能够设计成抵挡反应堆芯与仪表指之间的泄漏。低压区段能够例如设计为至多20巴或至多40巴的管道压力和/或至多约100℃或至多约200℃的温度。低压区段也能够设计为至多 20巴或至多40巴的管道压力和/或至多约100℃或至多约200℃的温度。低压区段也能够设计为至多20巴或至多40巴的管道压力和/或至多约100℃或至多约 200℃的温度。根据本发明的分配线路系统中设计为应急关闭阀块的阀块可以被特定设计成在接收器(例如，反应堆芯中的仪表指)泄漏的情况下可靠地使反应堆芯的外部区域与反应堆芯的内部区域分离，这样就能避免来自反应堆芯的沸水、蒸汽等污染反应堆芯的外部区域，特别是受高放射性粒子污染。

诸如US2013/0170927A1中描述的那些常规装置在从反应堆高压区段到反应堆低压区段的过渡区域不具有应急关闭阀乃至应急关闭阀块，从而只有一个仪表指发生故障时就必须完全关闭整个反应堆系统。只有完全关闭反应堆时，才能密封与反应堆边界区域中泄漏的仪表指连接的管道系统，特别是反应堆覆罩和/或所谓的缆桥，尤其是通过手动将密封盖附接到管道连接部。例如，如果一组仪表指通过流体连接而相互流体连通，则单个仪表指的泄漏会即刻影响几指，必须密封全部这些指，这就需要单独密封实际上完好的仪表指。如果在使用根据本发明的分配线路系统的体系中，几个接收器(诸如仪表指)相互流体连通，则可能有利地，分配阀块和/或关闭阀块如此设计，即将分配阀块和/或关闭阀块的线路输出端调节成接收彼此流体连通的组，使得致动接收器能够尽量减少接收器(优选仅一个)、分配阀块或者关闭阀块(尽可能少或者仅一个或仅两个)，全部相互流体连接的接收器同时分离，优选全部其余接收器或至少其余接收器的主要部分不受分离故障接收器的影响，诸如一组流体连接的仪表指，其中一个发生泄漏。

根据分配线路系统的进一步配置，阀块、特别是应急关闭阀块包括多个旋转控制阀，特别是金属密封球阀。特别是，阀块应当包括与线路系统内部区段流体连通的十个以下、优选六个以下、特别优选五个以下、特别是正好两个、正好三个或正好四个线路输出端。阀块的与线路系统内部区段流体连通的线路输出端的数目优选对应于相互流体连通的接收器(诸如仪表指)的数目。特别是利用旋转控制阀或应急关闭旋转控制阀，其中正好两个集成旋转控制阀或正好三个集成旋转控制阀，它们各自具有正好一个或正好两个通道，能够实现十个以下的少数线路输出端，特别是六个或四个线路输出端。实践表明，金属密封件具有极高的静摩擦和滑动摩擦，因此金属密封旋转控制阀需要相对较高的致动力才能确保用于致动(应急关闭)阀块的致动器能够为数个线路输出端提供上述分配通道，这样既能确保从活化打开状态和关闭(应急关闭)状态安全地移开，同时又能确保相对较小的安装空间和重量。

根据分配线路系统的进一步配置，该分配线路系统包括至少一个分配阀块。在工厂(诸如核电厂)中，若要作用于九个以上接收器，则可以并行布置若干这样的分配线路(子)系统并形成更大型的分支分配线路系统。例如，可以提供三个这样的分配线路(子)系统的并联来作用于多达27个接收器，诸如仪表指。显然，并非全部线路输出端都需要配备接收器，而是例如若要操作的工厂的接收器数目少于分配线路系统可作用的接收器数目，则例如也能提供诸如铅封的密封件作为瓶颈端。还可设想，不同尺寸的分配线路系统并排连接，例如两个分配线路系统各自具有带三个线路输入端和九个线路输出端(各自带三个第一线路输出端、三个第二线路输出端和三个第三线路输出端)的上游分配阀块。此外，可以提供另外不同尺寸的分配线路系统，例如包括具有两个或三个线路输入端和仅六个线路输出端(根据第一替代方案，三个第一线路输出端和三个第二线路输出端，或者根据第二替代方案，两个第一线路输出端、两个第二线路输出端和两个第三线路输出端)的分配阀块。两个关闭阀块能够配属于这六个线路输出端，以操作六个接收器(诸如仪表指)。这样的分配线路系统将设计用于24个接收器。在这样的分配线路系统中，如上所述具有27个或24个线路输出端，在关闭阀块上游的三个分配阀块能够以也能根据本发明设计的另外的分配阀块为先，以便从例如三个系统线路输入端开始，作用于上述分配阀块的总共例如九个或八个线路输入端。就分配线路系统而言，还可设想，在分配阀块或无需根据本发明设计的几个分配阀块的线路输入端的上游布置另外的分配装置。

根据具有至少一个分配阀块的分配线路系统的进一步配置，可以提供至少一个第二分配阀块。第二分配阀块可以与如上所述的第一分配阀块并行布置。作为替代或补充方案，附加的第二分配阀块或第三分配阀块能够与第一分配阀块或第二分配阀块级联。

根据分配线路系统的进一步配置，该配电系统包括至少一个分配阀、如上所述的分配阀块或未必是分配阀块一部分的分配阀，至少一个分配阀块或分配阀的至少一个线路输出端与球测量台流体连通，而至少一个其他线路输出端与放射性核素测试站或放射性核素承载装置流体连通。该附加的分配阀或分配阀块具有至少一个线路输入端，该线路输入端在接收器(特别是仪表指)的方向上对齐并且作用于(放射性核素)球从接收器(诸如布置在反应堆芯中的仪表指)到工厂中的上述球测量台、线路输出端和/或放射性核素收集站的靶向分配。

本发明的优选实施例参阅从属权利要求。虽然根据本发明的阀块或根据本发明的分配线路系统的示例性应用例尤其针对在核电厂中的用途来进行描述，但显然也涉及其他可清洗和/或固态传导线路系统。根据本发明的阀块和/或根据本发明的分配线路系统也能够例如用于加工厂(诸如化工厂，例如精炼厂，特别是炼油厂)、输油管道、食品加工厂、散装材料加工厂、制药厂等。

从线路系统或分配线路系统或阀块输送的固体能够例如是球，特别是外径为1mm至3mm的球，例如外径约1.7mm的球。线路系统或通道能够具有适应于待输送材料的净宽。该净宽至少与待输送材料等大，优选略大于待输送材料。例如，该净宽比材料单元的外径大至少5％、至少10％或至少15％和/或至多50％、至多40％或至多30％。例如，管道系统和/或通道的内径可以具有约2mm的内径，特别是用于输送直径为1.7mm的放射性核素球体。线路系统特别是能够设置用于利用诸如氮气、环境空气等燃料以管道气动方式(rohrpostartig)输送待输送的固体介质，诸如球，其中这种配置的线路系统能够呈双壁状，具有与输送材料相匹配的内部净宽和引导输送介质的外部净宽，外部净宽大于内部净宽。例如，双壁管道可以具有2mm的内径和4mm的外径。

在放射性核素活化厂形式的工厂中，例如可以提供包含下列至少一种(未活化的)核素或由其组成的球作为待输送的固体介质：Mo-98、Yb-176、V-51。

WO2016/120120A1中描述的材料也可以视为用于在这种厂中输送的固体材料。另外，WO2016/119862A1中描述的材料能够视为用于在这种厂中引导的固体材料。此外，WO2016/119864A1中描述的材料可以视为用于这种厂的固体。

附图说明

附图并入本文并构成申请文件的一部分，示出本公开的实施例并且连同说明书进一步用来阐述实施例的原理，让本领域技术人员能够制定并使用这些实施例。

图1示出用于工厂的分配线路系统的示意图，该系统包括几个根据本发明的阀块；

图2a至图2f示出具有两个或三个通道的旋转控制阀的不同位置的示意图；

图3a示出根据本发明的分配阀块的剖视图；

图3b示出按照剖面线II截取的根据图3a的分配阀块的旋转控制阀的剖视图；以及

图4示出本发明的关闭截止阀的剖视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于工厂、例如用于将核素活化靶材和测量体选择性移入或移出商用核反应堆(未详细示出)的仪表指的分配系统100的示例性实施例的示意图。在示例性应用中，所述系统一方面能够符合执行用来确定反应堆芯中的功率密度分布或中子通量的所谓球击测量的操作规定，而另一方面使用核燃料棒发出的辐射在无中间测量期间辐照核素活化靶材。

用于接收并输送测量体和靶材的线路系统100包括几个线路支路110、120、 130、140，这几个线路支路通向多路配件160并且能够选择性经由能切换的多路配件160相互形成流通。在本示例中，线路系统100包括反应堆支路110，该反应堆支路110经由如下所述关闭阀块2形式的端部耦合机构耦合到反应堆芯中的接收器(未详细示出)，诸如仪表指。线路系统100进一步包括用于中间储集测量体或靶材的储集器支路120以及耦合到用于确定测量体活性的测量装置300(特别是参阅US3711714的所谓测量台)的测量支路130。另外，线路系统100能够包括插入支路(未详细示出)，该插入支路能够耦合到插入装置，诸如输送容器，以便将新的未辐照靶材引入到线路系统100中。

为了移除经辐照的靶材，线路系统100还具有移除支路140，经辐照的靶材能够经由该移除支路140传送到移除容器400。管道系统的全部支路110、120、 130、140像节点那样流入分配阀或多路配件160。对于气动输送测量体和靶材而言，分配系统100具有气动输送装置(未详细示出)。氮气为优选的输送气体。

为了活化靶材，即将靶材转化为放射性核素，靶材保留在仪表指中，通常持续几日至几周。如果在此期间因操作安全规定而需要球击测量，则靶材能够暂时停留在储集器支路120中。为此，输送气体被引入指状气体线路，由此部分活化的靶材从仪表指经由反应堆支路110和多路阀160传送到储集器支路120中。出于辐射防护的原因，部分经辐照的靶材所停留的储集支路120的区段122优选配备有抵抗电离辐射的屏蔽123。

为了执行球击测量，多路配件160则被移动到第二切换位置。输送气体再被引入测量装置300，以便测量体经由测量支路130、多路配件160和反应堆支路110 传送到仪表指中。在辐照测量体之后，借助输送气体将这些测量体从仪表指经由反应堆支路110、多路阀160和测量支路130送回到测量装置300。在此能够测量经辐照的测量体的活性，以确定反应堆的功率密度分布。

一旦测量体处于测量装置300中，便能够继续活化部分经辐照的靶材。根据上述过程，靶材从储集器支路120传送回仪表指1010中。

在靶材完全活化之后，它们首先传送到反应堆支路110的某一区段，其长度至少对应于在线路系统中排列的靶材链的长度，以待从线路系统中移除。然后，多路配件160被设置成使反应堆支路110与提取支路140连接。靶材能够以无压方式传送并且仅在反应堆支路110的重力作用下经由多路电枢160和优选垂直布置在下方且特别是单调下降的采样支路140传送到采样器皿400中。

始于多路配件160的反应堆支路110分支到仪表指(未更详细地示出)。在本示例中，分配线路系统100的接收器以这样一种方式实现：例如，能够从多路配件160操作24个单独的仪表指。反应堆支路110的分支通过前后布置的分配部件的级联式串联来实现。

多路配件160最初遵循分配阀170，在所示的优选形式中，该分配阀170仅包括单个旋转阀。该旋转阀基本上像多路配件160那样形成。例如，能够在分配阀 170上设置线路输入端170A，以从多路配件160进一步导入反应堆支路110。分配阀170具有三个通道171、172、173，这三个通道171、172、173位于单个旋转阀的同一控制构件中，优选位于同一水平面内。这三个通道171、172、173中的每一个特别地配属于歧路阀170的线路输出端170C、170D、170E。

分配阀170包括线路输入端170A，该线路输入端170A能够根据分配器170的控制构件的位置而流体连接到三个线路输出端170C、170D或170E中的正好一个，以便待输送的固体(例如放射性核素球)输送到分配线路系统100中。分配阀170 的阀构件能够采取几个输送位置，在所示的示例中为正好三个。在第一输送位置，第一通道171使线路输入端170A与第一线路输出端170D连接。在第二位置，第二通道172使线路输入端170A连接到第二线路输出端170C。在第三位置，第三通道173使线路输入端170A与第三线路输出端170E连接。反应堆支路110的分配阀170能够描述为三位单通阀。分配阀170配备有致动阀170以占据上述位置之一的致动器175，例如气动或电动调节驱动器。第一分配阀块200连接到分配阀170 的线路输出端170C、170D和170E。

第一阀块200包括三个耦合的旋转控制阀210、220、230。下面参照图3a和图3b详细描述示例性分配阀块的结构。组装形成分配阀块200的三个分配阀210、 220、230具有与前述分配阀170基本上相同的设计。

分配阀170的第一线路输出端170D通向分配阀块200的第一分配阀210的线路输入端220A。分配阀170的第二线路输出端170C通向分配阀块200的第二分配阀220。分配阀170的第三线路输出端170E通向分配阀块200的第三分配阀230。分配阀块200的每一个分配阀210、220和230具有类似的设计。阀210、220和230 的控制构件通过共用的控制杆以不能旋转的方式相互连接并且通过共用的致动器250来致动。第一分配阀块200的致动器250例如能够是气动或电动致动器。可以设想，致动器250(或175)具有有限的旋转范围，例如至多±60°、至多± 90°或至多±120°。优选地，分配阀块200的致动器250比分配阀170的致动器175功率更高，以便顾及阀块200的几个联合致动的旋转致动器与简单的三位单通阀170的各个旋转致动器相比显著增高的滑动阻力。

正如上述分配阀170，分配阀块200的分配阀210、220和230具有相应线路输入端201、202、203和三个相应线路输出端以及分配阀的相应控制构件的对应数目的通道。根据控制构件的位置，控制构件的通道使相应线路输出端中的一个与相应线路输入端连接。阀块200具有九个线路输出端。

控制构件之间的扭转刚性连接，因此可能优选地，阀块1的各个控制阀210、 220和230相互匹配，使得它们采取对应的位置。图1示出用于控制阀块200的各个控制阀的阀元件的不同位置，仅供说明。控制阀块200的各个控制阀优选如此相互匹配，即在第一块切换位置，全部控制阀210、220、230的线路输入端201、 202或203连接到第一线路输出端211、221或231，在第二块切换位置，线路输入端201、202或203连接到第二线路输出端212、222或232，并且在第三块切换位置，线路输入端201、202或203连接到第三线路输出端213、223或233。

三个另外的同类型分配阀块300、400、500连接到第一分配阀块200的线路输出端。分配阀块300、400、500优选正像前述分配阀块200那样构造并且以相同的方式发挥功能。因此，不再赘述第二阀块300、400、500的各个部件和功能。相同的部件具有数字增大100的附图标记。

如图1所示，分配线路系统100可以配置成使得第二分配阀块300、400、500 中的一个的线路输入端连接到第一分配阀块200的单个分配阀210、220或230的线路输出端。可以优选阀块和第二阀块的不同布置或连接。例如，第一个下游 (第二)阀块(例如300)可以连接(未示出)到第一阀块200的不同分配阀的三个第一输出端211、221、231。第二个下游(第二)阀块(例如400)能够连接到第一阀块200的第二输出端212、222、232，并且第三个下游(第二)阀块 (例如500)能够连接到第一阀块200的第三线路输出端213、223、233。

第二分配阀块300、400和500也能够与第一分配阀块200配置不同。为了简化说明本发明，如图1所示，全部分配阀块200、300、400和500相同。布置在第二级联行中的分配阀块300、400和500各自具有三个线路输入端301、302、303； 401、402、403以及501、502和503。三个线路输出端经由相应的旋转控制阀配属于每一个线路输入端。总之，布置在第二级联行中的分配阀块提供27个线路输出端，自此能够操作各个接收器，例如反应堆芯1001中的仪表指1010(示意性示出仪表指)。

在所示的示例中，提供24个单独的接收器。因此，密封几个(此处为三个) 线路输出端，即第二级联行中的第一分配阀块300的第二旋转控制阀320的线路输出端。作为替代方案可以设想，在第一阀块200的第二控制阀的第二输出端222 直接提供密封，并且提供例如仅具有两个控制阀位的较小控制阀块来代替所示的控制阀块300。

在第二级联级300、400和500的分配阀块的输出端与相应接收器(例如反应堆芯仪表指)之间能够设置应急关闭阀，例如采用如下参照图4详细描述的本发明的应急关闭阀块2的形式，用于提供系统边界(这里仅示意性示出仪表指 1010)。

图2a、图2b和图2c示出根据图1中的阀块200、300、400和500所示的位置的控制阀的切换位置。与根据图1的附图对照，可以设想，除一个线路输入端A之外进一步设置另外的线路输入端B、F。在图2a至图2c所示的示例中，设置三个线路输出端C、D和E。图2a示出第一活化位置，在此第一阀输入端A通过第一通道15d连接到第一阀输出端D，该第一通道15d延伸穿过控制阀200的致动器13。阀构件13中的其他两个通道15c和15e在该第一活化位置不连接到线路输入端或线路输出端。

图2b示出第二切换位置，在此第一线路输入端A经由弯曲的通道15e连接到第二线路输出端E。其曲率大致对应于致动器半径的±50％。第一通道15d既不与线路输入端接触也不与线路输出端接触。第三通道15c通过致动器13相对于第二通道15e以逆曲率呈镜像翻转，该第三通道15c使第二线路输入端B与第一线路输出端D连接。第二线路输入端B与第一线路输入端B接触。第一线路输出端D连接到第二线路输入端B。控制构件13关闭第三线路输入端F和第三线路输出端C。通过控制构件13使第二线路输入端B连接到第一线路输出端D。

在图2c所示的阀的第三切换位置，第三通道15c使第一线路输入端A与第三线路输出端C连接。第三线路输入端F通过通道15e连接到第三线路输出端D。第三线路输入端F通过通道15e与第一线路输出端D连接。第二线路输入端B连接到第三线路输出端C。第二线路输入端B和第二线路输出端E闭合。任何线路输入端和/或输出端均未与第一通道15d接触。

图2d、图2e和图2f示出旋转控制阀的替代实施例，该旋转控制阀具有三个线路输入端A、B和F和三个线路输出端D、C和E以及设置有正好两个通道15d'和15c'的一个控制构件13*。通道15d'和15c'对应于如图2a至图2c所示的前述通道 15d和15c。

在图2d、图2e和图2f所示的位置，第三线路输入端F始终闭合，第二线路输出端E也是如此。可以设想，仅为这种控制阀设置第一线路输入端A和第二线路输入端B以及第一线路输出端D和第三线路输出端C，即两个线路输入端和两个线路输出端。作为替代方案可以设想，控制阀能够采取类似于图2d和图2f中所示位置的其他位置(未示出)，但阀元件13*处于镜像切换位置，以使第三线路输入端F或第二线路输出端E与其他线路输入端或线路输出端中的至少一个连接。

图3a和图3b示出阀块200，该阀块200包括呈球阀11形式的四个轴向偏移的旋转控制阀。阀块1包括相互刚性连接的四个球阀阀11a、11b、11c、11d。

可以设想，球阀11通过3D打印等方式来制造。所示的球阀11根据分体球原理来制造，即每个球阀在垂直于旋转轴线R的平面(例如，截面II)中分开，并且在截面处，一个球半的表面或两个球半的表面例如通过铣削加工成通道15d、 15c和15e。

如图3a所示，球阀元件13沿着旋转轴线R彼此上下堆叠。阀块200具有用于四个球阀11a至11d的复合控制构件。阀块200具有用于四个球阀11a至11d的组装控制构件，该组装控制构件由五个部分组成，即上半球13”'和下半球13”'以及三个特别相似的双截球半13'，这三个双截球半均在其上侧及其下侧具有平坦侧面，其中能够形成通道。

上罩半球13”'、三个双截球半13”和下底半球13”通过横向延伸穿过全部半球的连接螺丝和/或通过形状配合对以不能旋转的方式相互连接。

在通道15c、15d、15e延伸的水平面中，球半具有其最长的外径。在该相应平面上下沿纵向轴线L的方向，球半的外周相对于旋转轴线R变窄。在围绕通道 15c、15d或15e的入口或出口的圆周区域内，阀构件13各自配备有至少一个密封元件16。密封元件16围绕相应的球阀构件和/或呈环形围绕通道15c、15d、15e 的入口或出口延伸。密封件16优选以不能旋转的方式连接到围绕控制构件13的壳体17。密封件16用于在线路输入端A、B、F与线路输出端C、D、E之间无损耗地传送输送流体。这些密封件也用于以旋转固定方式连接到壳体17。这些密封件还用于确保控制构件13在关闭位置的密封闭合。

围绕球阀构件13的壳体17具有基本上空心的圆柱形状。对于线路输入端A、 B、F和线路输出端C、D、E而言，提供穿过壳体17的壳壁的通路。例如，壳体17 能够具有螺纹孔18，向其中每个螺纹孔拧入接缆器19。在接线器19的径向内端处，可能存在用于环形密封元件16的容座。在接线器19处能够设置安装适配器，以便更易于附接来自核电厂等现有分配线路系统的线路。在壳体17沿轴向L的每个端部处，封闭法兰20能够附接在一侧上，而驱动适配器法兰21附接在另一侧上。封闭法兰20例如能够借助螺丝紧固到壳体17的套筒主体并且具有用于沿轴向和径向固定球阀体13的滑动轴承座。

能够在驱动适配器法兰21上设置螺纹连接部，以将驱动适配器法兰21紧固到阀壳体17。驱动适配器法兰21能够配备有用于沿轴向和/或径向保持球阀前半球13”的轴承，优选滑动轴承。驱动适配器法兰21优选包括一个或多个密封用容座和用于致动阀元件13的驱动轴22的通路。驱动轴22延伸到阀壳体17中并且与球阀元件13以形状配合方式接合。特别是，端面半球13”'能够具有用于驱动轴22一端的形状配合容座。

在图3a所示的优选实施例中，球阀球半13'、13”和13”'是实心体。除了通道15c、15d和15e和用于紧固螺丝的通孔以及任何用于容纳其他球段的形状锁合凸起的凹口之外，它们呈实心而不带凹口。这种实心且坚固的结构特别适用于高压和/或高温条件，例如在核电厂中。

可以设想，对于其他操作领域而言，球阀的控制构件采用不太实心的形状，例如采用轻质设计，或甚至仅由具有诸如支柱、肋条等结构和/或连接部件的通道管路形成。

密封元件16能够例如在核电厂的低压范围内(例如，低于40巴，低于100℃) 形成，诸如软密封件，例如由PTFE或其他合适塑料制成的软密封件。对于高温和/或高压范围(例如，高于40巴，高于100℃)，优选能够承受更高压力和/或温度的密封件，诸如金属密封件、石墨密封件或类似密封件。

图4示出设计为应急关闭阀块的本发明阀块2的另一实施例。应急关闭阀块2 包括两个刚性连接的实心球阀元件23，在每一个球阀元件23中钻出通道25。利用这种设计，通路25能够沿直线并且仅沿径向延伸，即穿过阀构件23的中心横跨旋转轴线R。

利用图4所示的应急关闭阀块2，球阀元件与驱动轴32一件式制成，例如由一件锻造、轧制、铣削和/或加工而成。

例如，这种应急关闭阀块2非常适合作为用于仪表指(未示出)的安全流体分离的应急关闭阀块2，从而放射性污染的流体、气体和/或蒸汽不会从泄漏的仪表指渗入系统的其余部位。

为此，应急关闭阀块2可以靠近反应堆芯的内壳、紧邻反应堆芯的内壳或甚至作为反应堆芯壳的一部分形成。为了安全地承受高压，例如高于约40巴和/或高于200℃、特别是300℃至400℃的高温，应急关闭阀块2的密封件36优选形成为金属密封件。用径向接触高压将金属密封件36压靠在球阀控制构件23上，以便在球阀2的球形圆周产生接触高压和高摩擦力。高摩擦力以扭力形式抵抗施加到控制构件轴32的致动力。因此，可能优选地，在一个控制构件轴32上形成五个以下、优选三个以下、特别是仅正好两个球阀元件23。

应急关闭阀块2的球阀21a和21b的球阀元件23优选配备有直线通道25。可以设想，单个球阀构件(未详细示出)的几个通道(例如两个通道)在轴向L上彼此相对于旋转轴线R偏移，并且彼此存在角度偏移。例如，可以设置沿直线延伸穿过球阀控制构件23的中心的两个通道25，这两个通道25超过一个以上通道直径在轴向上彼此偏移90°和/或相对于旋转轴线R偏移。

应急关闭阀块2的壳体37能够类似于上述分配阀块200的壳体17来实现。例如，该壳体37能够由多部分套筒主体37以及特别是附接到轴向脚端的封罩和附接到相反前端的驱动适配器端部31(类似于上述法兰部分20、21)组成。端件 30、31优选配备有输出轴32的轴向和/或径向轴承。

在壳体37的多部分套筒主体中，连接件和特别是分配线路系统管道连接部能够沿径向配合，例如拧入。

上述说明书、附图和权利要求书中披露的特征可以单独方式或任意组合相关于本发明在其各种实施例中的实现方案。

附图标记列表

2 应急关闭阀块

11a、11b、11c、11d 球阀

13、13*、13'、13”、13”' 控制构件

15c、15d、15e、15c'、15d'、15e'、25 通道

16 密封元件

17、37 壳体

18 螺纹孔

19 连线器

20 封闭法兰

21 驱动适配器法兰

21a、21b 球阀构件

22、32 驱动轴

120 储集器支路

23 阀构件

31 驱动适配器端部

32 调整轴

100 分配系统

110、120、130、140 线路支路

122 区段

123 屏蔽

160 多路配件

170 分配阀

170c、170d、170e 线路输出端

170A 线路输入端

171、172、173 通道

175 致动器

200、300、400、500 分配阀块

201、202、203；301、302、303 线路输入端

401、402、403；501、502、503 线路输出端

210、220、230 旋转控制阀

211、221、231 线路输出端

212、222、232 线路输出端

213、223、233 线路输出端

220A 线路输入端

222 输出端

250 致动器

1001 反应堆芯

1010 仪表指

A、B、F 线路输入端

C、D、E 线路输出端

L 纵向轴线

R 旋转轴线

Claims (10)

1.一种用于技术工厂、诸如核电厂的可清洗和/或固态传导线路系统(100)的阀块(2、200、300、400、500)，包括至少两个旋转控制阀，诸如球阀(11、11a、11b、11c、11d、21a、21b)、塞阀等，其中，所述旋转控制阀各自包括至少一个线路输入端(A)和至少一个线路输出端(C、D、E)以及各自具有至少一个通道(15c、15d、15e、25)的能旋转的控制构件(13、23)，其中，在所述控制构件的打开位置，所述线路输入端(A)通过通道(15c、15d、15e、25)连接到所述线路输出端(C、D、E)，且其中，在关闭位置，所述控制构件(13、23)使所述线路输入端(A)与所述线路输出端(C、D、E)分离，

其特征在于，

所述至少两个旋转控制阀能绕同一旋转轴线(R)旋转，并且所述至少两个旋转控制阀的控制构件(13、23)以不能旋转的方式相互连接，以及

第一旋转控制阀的通道(15c、15d、15e、25)相对于第二旋转控制阀的通道(15c、15d、15e、25)优选在所述旋转轴线(R)的轴向(L)上彼此呈平面平行偏移。

2.根据权利要求1所述的阀块(2、200、300、400、500)，其特征在于，所述旋转控制阀中的至少一个包括至少两个线路输入端(A、B、F)以及具有至少两个通道(15c、15d、15e、25)的至少一个控制构件(13、23)，所述至少两个通道(15c、15d、15e、25)各自配属于所述至少两个线路输入端(A、B、F)中的一个。

3.根据权利要求1或2所述的阀块(2、200、300、400、500)，其特征在于，在活化打开位置，活化通道(15c、15d、15e、25)使线路输入端(A、B、F)连接到线路输出端(C、D、E)，特别是所述活化通道(15c、15d、15e、25)与所述线路输入端(A、B、F)和/或所述线路输出端(C、D、E)对齐，优选具有相同横截面、同轴和/或无死区。

4.根据前述权利要求中任一项所述的阀块(200、300、400、500)，其特征在于，所述旋转控制阀中的至少一个是分配阀，所述分配阀具有特别是布置在同一平面内的至少一个线路输入端(A、B、F)、至少两个线路输出端(C、D、E)和至少两个分离的通道(15c、15d、15e)，所述分配阀具有第一活化打开位置，在此第一通道(15d)使所述线路输入端(A)连接到第一线路输出端(D)，且其中，所述分配阀具有第二活化打开位置，在此第二通道(15c、15e)使所述线路输入端(A)连接到第二线路输出端(C、E)。

5.一种用于技术工厂、诸如核电厂、特别是用于收集放射性核素的分配线路系统(100)，具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的阀块。

6.根据权利要求5所述的分配线路系统(100)，其特征在于其具有至少一个根据权利要求1至3中任一项所述的阀块，其中，所述阀块(2)的线路输出端(C、D、E)与线路系统内部区段、诸如高压区段、例如反应堆芯区段(1001)流体连通，并且所述阀块(2)的线路输入端(A、B、F)与线路系统外部区段、诸如低压区段、例如反应堆外部区段流体连通，其中，特别是所述阀块(2)实现为应急关闭阀块，用于使所述线路系统内部区段与所述线路系统外部区段分离。

7.根据权利要求6所述的分配线路系统，其特征在于，所述阀块(2)包括多个旋转控制阀，特别是金属密封球阀(21)，且其中，所述阀块包括10个以下、优选6个以下、特别优选5个以下、特别是正好2个、3个或4个与所述线路系统内部区段流体连通的线路输出端(C、D、E)。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的分配线路系统(100)，其特征在于具有根据权利要求4所述的至少一个分配阀块(200)。

9.根据权利要求8所述的分配线路系统(100)，其特征在于其具有根据权利要求4所述的至少一个第二分配阀块(300、400、500)，其中，所述至少一个第二分配阀块(300、400、500)特别是以级联方式与所述第一分配阀块(200)串联。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的分配线路系统(100)，其特征在于其具有根据权利要求4所述的至少一个分配阀(160)或分配阀块，其中，至少一个线路输出端(D)与球测量台流体连通，且其中，至少一个其他线路输出端(C、D)与放射性核素收集站或放射性核素承载装置流体连通。

Images