AP1000反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、1會(huì)計(jì)學(xué)AP1000反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄4.1堆芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2反應(yīng)堆堆內(nèi)構(gòu)件4.3反應(yīng)堆壓力容器及一體化頂蓋4.4反應(yīng)性控制及控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.5反應(yīng)堆本體配套部件圖4.1.1堆芯布置圖4.1.2法國AFA3G燃料組件圖4.1.3西屋P燃料組件（3）上、下管座上管座：優(yōu)化上管座彈簧壓緊力，改進(jìn)流水孔孔型下管座：過濾異物上下管座，均為可拆連接件（4）燃料棒細(xì)棒徑9.59mm，大晶粒UO2芯塊。表4.1國外四種型號(hào)高性能燃料組件參數(shù)表4.2國外四種型號(hào)高性能燃料組件參數(shù)表4.1國外四種型號(hào)高性能燃料組件參數(shù)比較類型項(xiàng)目AFA3GVantage+Performance+HTP幾何尺寸：

2、柵元排列171717 17171717 17燃料棒直徑mm9.5 0.579.5 0.579.5 0.579.5 0.57燃料棒數(shù)264264264264中子測量管數(shù)1111導(dǎo)向管數(shù)24242424棒柵元距cm1.261.261.261.26組件間距cm21.50421.50421.50421.504組件邊長cm21.40221.40221.40221.402芯塊直徑mm8.198.198.198.19芯塊高度mm13.513.513.513.5燃料棒長度cm385.15448.8385.15448.8385.15448.8385.15448.8結(jié)構(gòu)材料：包殼材料M5ZrRLTMZiRLOTM

3、ELS-DoPLEX合金導(dǎo)向管材料Zr-4Zr-4ZiRLOTMZiRLOTM定位格架材料Zr-4-InconelZr-4Zr-4-InconelZr-4-Inconel攪混格架材料Zr-4-InconelZr-4Zr-4-InconelZr-4-Inconel端部格架材料InconelInconelInconelInconel上、下管座材料304304304304表4.2國外四種型號(hào)高性能燃料組件參數(shù)比較類型項(xiàng)目AFA3GVantage+Performance+HTP定位格架形式雙金額格架雙金額格架雙金額格架雙金額格架中間格架數(shù)6-7（14英寸）6-7（14英寸）6-7（14英寸）6-7（1

4、4英寸）交混格架數(shù)3-43-43-43-4端部格架數(shù)2222保護(hù)格架/上、下管座：上管座形式板彈簧可拆結(jié)構(gòu)板彈簧可拆結(jié)構(gòu)板彈簧可拆結(jié)構(gòu)板彈簧可拆結(jié)構(gòu)下管座形式方孔形濾網(wǎng)小圓孔形濾網(wǎng)小圓孔形濾網(wǎng)曲板濾網(wǎng)可燃毒物：材料Gd2O3Gd2O3ZrB2Gd2O3形式UO2+ Gd2O3芯塊UO2+ Gd2O3芯塊TFB芯塊燃耗深度：堆芯平均卸料燃耗45000MWd/TU45000MWd/TU45000MWd/TU燃料燃耗限值55000MWd/TU55000MWd/TU55000MWd/TU燃料循環(huán)相對成本88%88%88%88%核電站使用經(jīng)驗(yàn)九十年代末開發(fā)，尚處試用階段1989年開發(fā)，現(xiàn)正廣泛使用199

5、2年開發(fā)，現(xiàn)已有8萬組件應(yīng)用未輻照過AP1000燃料組件結(jié)構(gòu)參數(shù)見表4.3?？偢撸ú话敳繌椈桑┙M件橫截面長/寬燃料長度燃料棒長度燃料棒內(nèi)上空腔長度燃料棒內(nèi)下空腔長度包殼材料中間格架和攪混格架材料底部和頂部格架材料燃料芯塊下管座上管座4795.5mm214.02X214.02mm4267.2mm4583.2mm164.46mm122.56mmZ1RLOZ1RLO718因科鎳合金（低鈷）二氧化鈾材料304不銹鋼（低鈷）圖4.1.6圖4.1.7黑體棒灰棒每束控制棒數(shù)2424吸收體下部材料Ag-In-Cd304不銹鋼外徑8.53mm8.53長度1500mm上部材料B10（19.9%）Ag-In-C

6、d外徑8.53mm8.53長度2610mm包殼材料304不銹鋼304不銹鋼包殼厚度0.470.47棒外徑9.689.68圖4.1.8圖4.1.9nCBe1012694SbnSb124511012351nHeBe104294圖4.1.10中子源組件圖4.1.11阻力塞組件Reactor Vessel and Internals Cross Sectional View圖4.2.1下部堆內(nèi)構(gòu)件 圖4.2.2堆芯下支承板圖4.2.3堆芯圍筒圖4.2.4堆芯圍筒Reactor Vessel Surveillance Capsule Locations提供保護(hù)通道。裝置從堆芯上板下部進(jìn)入堆芯。圖4.2.

7、5上部堆內(nèi)構(gòu)件圖4.2.6上部支承組件圖4.2.7堆芯上支承板圖4.2.8導(dǎo)向筒組件Control Rod Drive Line Cross Sectional View堆內(nèi)構(gòu)件部件/組合件最大直徑/寬度長度/高度重量InchesmmInchesmmlbkg下部堆內(nèi)構(gòu)件組合件（包括CS，VSP和SCS）154.53924387.09830184,90083,870下部堆內(nèi)構(gòu)件分部件（吊籃筒體和堆芯下支承板）154.53924334.98506131,80059,783堆芯圍筒（CS）組合件133.43388188.8479646,25020,979下堆芯支承板（LCSP）137.6349516

8、.040644,26020,076二次堆芯支承（SCS）組合件88.0223519.349044762030渦流抑制板（VSP）和二次堆芯支承88.0223552.1132365823108上部堆內(nèi)構(gòu)件組合件（帶有GT和USC導(dǎo)向杯形座）154.13914231.75885118,68553,835上部堆內(nèi)構(gòu)件分部件（w/o GT & USC導(dǎo)向杯形座）154.13914137.5349362,93028,544上部支承柱（每根-w/o導(dǎo)向杯形座）9.7246103.32624220100上部支承柱導(dǎo)向杯形座（最小長度）2.7569.971.6181912255上部支承柱導(dǎo)向杯形座（最

9、大長度）2.7569.996.6245416474堆內(nèi)構(gòu)件部件/組合件最大直徑/寬度長度/高度重量InchesmmInchesmmlbkg上堆芯板組合件133.333863.07672173276上支承板組合件154.5392450.8129045,88020,810RCCA導(dǎo)向筒組合件（每根帶緊固件）10.0254168.44277716325RCCA下部導(dǎo)向筒組合件（每根）10.025497.12466325148RCCA上部導(dǎo)向筒組件（每件）10.025470.91801372169控制棒驅(qū)動(dòng)線1.948.3286.97287-整個(gè)堆內(nèi)構(gòu)件154.5392444711,354303,58

10、5137,705(4)APl000堆取消了中子襯墊。序號(hào)改進(jìn)處AP1000Doe1-3(1)進(jìn)出口嘴4進(jìn)2出3進(jìn)3出(2)進(jìn)出口嘴平面進(jìn)口高于出口同一平面內(nèi)(3)下部支承結(jié)構(gòu)中子通量測量管移至RPV頂部 減少為一塊渦流抑制板 取消中子測量支承柱 保留最主要的支承柱 吊籃底板位置下降中子通量測量管在RPV下封頭 兩塊支承板 較多的中子通量 測量支承柱(4)上部支承結(jié)構(gòu)增加導(dǎo)向筒 導(dǎo)向筒數(shù)量少抬高壓緊項(xiàng)帽支承高度圍板采用焊接式圍板加上圍筒組合結(jié)構(gòu)減少大量聯(lián)接螺栓 螺栓連接形式的 圍板結(jié)構(gòu) 大量的聯(lián)接螺栓 改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn) 簡化了下部支承結(jié)構(gòu)，減少中子通量管(承壓邊界)和中子通量導(dǎo)套管損傷機(jī)理 簡化圍板結(jié)

11、構(gòu)，減少大量螺釘結(jié)構(gòu)，可以大量減少松動(dòng)件 吊籃底部位置下移，有利于嚴(yán)重事故下堆總?cè)廴谖镌赗PV下部的滯留(IVR) 帶來問題：局部尺寸變化對流致振動(dòng)影響應(yīng)符合一回路壓力邊界材料要求。卻，防止下封頭熔穿，維持容器的完整性裂n結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證結(jié)構(gòu)完整性，合理對中、定位，便于水下吊裝，滿足在役檢查大綱的要求圖4.2.9壓力容器示意圖筒身下段焊接，簡身下段再與過渡環(huán)焊接，過渡環(huán)同時(shí)與半球形底封頭焊接。料水池和堆腔之間的水密封作用。最優(yōu)評估堆芯和壓力容器熱工-水力參數(shù)（蒸汽發(fā)生器管子不堵塞）數(shù)值反應(yīng)堆功率（MWt)3400設(shè)計(jì)壽命（年）60反應(yīng)堆壓力容器分級安全等級抗震類別法規(guī)AP1000 A級I類ASM

12、E -1堆內(nèi)構(gòu)件分級（個(gè)別部件可能不同）安全等級抗震類別法規(guī)AP1000 C級I類ASME ，堆芯支承最優(yōu)評估壓力容器流量(1b/hr)(kg/hr)120.4X106(15170kg/sec)最優(yōu)評估堆芯流量(1b/hr)(kg/hr)113.3X106(14276kg/sec)反應(yīng)堆冷卻劑壓力(psia)(Mpa abs)2250(15.517MPa)壓力容器/堆芯進(jìn)口溫度(F)()537.2(280.7)壓力容器平均溫度(F)()573.6(300.9)壓力容器出口溫度(F)()610.0(321.1)堆芯平均出口溫度(F)()614.0(323.3)堆芯旁通總流量（總流量的百分比）5.

13、9壽期末壓力容器活性區(qū)段內(nèi)表面影響(n/cm2)(能量1.0MeV)US NRC批準(zhǔn)影響值為9.8X1019n/cm28.9X1019RTNDT(RTPTS)壽期末壓力容器內(nèi)徑的評估，NRC批準(zhǔn)的壓力鍛件66(18.9)設(shè)計(jì)壓力(psig)2485(17.14MPa表壓)設(shè)計(jì)溫度(F)650(343.3)壓力容器和頂蓋總高度，從底封頭的外徑到上封頭的頂部(ft.)40(12.2m)頂蓋主螺栓數(shù)量45頂蓋主螺栓直徑(in.)7(177.8mm)頂蓋法蘭外徑(in.)188(4.78m)筒身內(nèi)徑(in.)159(4.03m)進(jìn)水管嘴的內(nèi)徑(in.)22(0.56m)出水管嘴的內(nèi)徑(in.)31(0

14、.79m)堆芯直接注入管嘴的內(nèi)徑在(in.)6.81(173mm)名義堆焊厚度(in.)0.22(5.59mm)底封頭厚度，最小值(in.)6(152.4mm)壓力容器活性區(qū)厚度，最小值(in.)8.4(213mm)壓力容器冷卻劑堆芯旁通流量，RCS總流量的百分比：出水管泄漏：頂蓋冷卻流量：套管流量：堆腔旁通流量：堆芯屏蔽冷卻流量：總計(jì)：1.01.51.91.00.55.9Integrated Head Package參數(shù)名稱單位NSSS熱功率MW3415設(shè)計(jì)壽命年60回路數(shù)個(gè)4進(jìn)2出燃料組件數(shù)量個(gè)157設(shè)計(jì)壓力MPa17.16設(shè)計(jì)溫度343工作壓力MPa15.2壓力容器進(jìn)口溫度279.7壓力

15、容器出口溫度322.1堆芯旁流（占總冷卻劑流的百分比）%5.9堆芯活性區(qū)高度mm4267.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)管座數(shù)個(gè)69驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)接管外徑mm101.6堆內(nèi)測量管座數(shù)個(gè)50堆內(nèi)測量接管外徑mm33.4壓力容器總高（從底封頭外部底端至頂蓋頂端）mm12200參數(shù)名稱單位頂蓋主螺栓數(shù)個(gè)45頂蓋主螺栓直徑mm160(暫定)頂蓋法蘭外徑mm4780筒身外徑mm4396筒身內(nèi)徑mm3990進(jìn)口管數(shù)量/內(nèi)徑mm558.8出口管數(shù)量/內(nèi)徑mm787.4堆焊層厚度（名義值）mm筒體壁厚mm203下封頭壁厚（最小）mm152.4安注管數(shù)量/內(nèi)徑mm2/219底封頭厚度（最小值）mm140(暫定)壓力容器活性區(qū)厚度（最小值

16、）mm203頂蓋厚度mm165壓力容器總重t380)6 . 5(420mmNo部件名稱選用材料1鍛件（筒體、頂蓋、過渡環(huán)、底封頭、進(jìn)出口管、安注管）SA-508Gr.3 C1.12堆焊層奧氏體不銹鋼3控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)貫穿件SB-166 N06690 TT4接管安全端SB-166 N06690 TT5頂蓋螺栓、螺母、墊片SA-540 Gr.B23 C1.3或Gr.B24 C1.3No部件名稱選用材料1通風(fēng)罩支承16MnR2導(dǎo)向栓碳鋼3螺栓伸長測量桿碳鋼4“O”形密封環(huán)Inconel 718鍍銀5堆芯支承塊鑲塊Inconel 6006鑲塊螺釘，銷釘GH-1457驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和溫測管系罩304L8螺孔塞操作工具0Cr19Ni9溶敷焊接金屬母材銅-0.06%-0.06%磷-0.01%-0.01%釩-0.05%-0.05%硫-0.01%-0.01%鎳-0.85%-0.85%零件材料零件重量(t)毛坯尺寸(mm)毛坯重量(t)鋼錠重量(t)上封頭A508-358.1884980/R1795X2240255400接管段（上筒體段）A508-3122.914900/3830X3740(t=535)280470下筒體段A508-398.