反應(yīng)堆本體結(jié)構(gòu)

1、1第三講第三講 反應(yīng)堆本體結(jié)構(gòu)反應(yīng)堆本體結(jié)構(gòu)234567 （一）反應(yīng)堆堆芯（一）反應(yīng)堆堆芯8 反應(yīng)堆反應(yīng)堆在核電站的作用就象是火電站的鍋爐，它在核電站的作用就象是火電站的鍋爐，它 是整個核電站的是整個核電站的心臟心臟。它以核燃料在其中發(fā)生特它以核燃料在其中發(fā)生特 殊形式的殊形式的“燃燒燃燒”產(chǎn)生熱量，來加熱水使之變成蒸汽。產(chǎn)生熱量，來加熱水使之變成蒸汽。 反應(yīng)堆通常是個圓柱體的壓力容器，其中裂變反應(yīng)堆通常是個圓柱體的壓力容器，其中裂變 材料所在部分稱為材料所在部分稱為反應(yīng)堆堆芯反應(yīng)堆堆芯。 堆芯結(jié)構(gòu)由堆芯結(jié)構(gòu)由核燃料組件核燃料組件、控制棒組件控制棒組件、可燃毒物可燃毒物 組件組件、中子源組件中

2、子源組件和和阻力塞組件阻力塞組件等組成。等組成。9 堆芯又稱活性區(qū)，是壓水堆的心臟，可控的鏈?zhǔn)蕉研居址Q活性區(qū)，是壓水堆的心臟，可控的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)在這里進(jìn)行，同時它也是個強(qiáng)放射源。裂變反應(yīng)在這里進(jìn)行，同時它也是個強(qiáng)放射源。堆芯布置堆芯布置-14414414414414489898989BaLaCePrNdKrRbSrY235236*14489UUBaKr3nn或或235236*14094UUXeSr2nn-140140140140140949494XeCsBaLaCeSrYZr10F 現(xiàn)代壓水堆的堆芯是由上百個橫截面呈正方現(xiàn)代壓水堆的堆芯是由上百個橫截面呈正方形的形的無盒燃料組件無盒燃料組件構(gòu)成

3、構(gòu)成;F 燃料組件按一定間距垂直坐放在堆芯燃料組件按一定間距垂直坐放在堆芯下柵格下柵格板板上（板上有能定位和定向的對中銷），使組成上（板上有能定位和定向的對中銷），使組成的堆芯近似于圓柱狀的堆芯近似于圓柱狀;F 堆芯的重量堆芯的重量通過堆芯通過堆芯下柵格板下柵格板及及吊蘭吊蘭傳給傳給壓壓力殼力殼支持。支持。堆芯的尺寸堆芯的尺寸根據(jù)壓水堆的功率水平和根據(jù)壓水堆的功率水平和燃料組件裝載數(shù)而定。燃料組件裝載數(shù)而定。11 大亞灣大亞灣 900 MW 級壓水堆第一個堆芯的布置共有級壓水堆第一個堆芯的布置共有157個橫截面呈正方形的無盒燃料組件。個橫截面呈正方形的無盒燃料組件。大亞灣準(zhǔn)圓柱狀核反應(yīng)區(qū)大亞灣

4、準(zhǔn)圓柱狀核反應(yīng)區(qū)高高3.65m，等效直徑，等效直徑3.04m。熱功率熱功率1800MW，堆芯直徑約，堆芯直徑約2.5m;3800MW,3.9m。高度為核燃料的高度，高度為核燃料的高度，3.64.3m.157個個無盒燃料組件無盒燃料組件53個個插有控制棒組件插有控制棒組件66個個裝有可燃毒物組件裝有可燃毒物組件4個個插有中子源組件插有中子源組件34個個裝有阻力塞組件裝有阻力塞組件12 該堆芯首次裝料時，由三種不同富集度的燃料該堆芯首次裝料時，由三種不同富集度的燃料 組件，堆芯四周有組件，堆芯四周有52個鈾個鈾-235富集度為富集度為3.1%的的 燃料組件組成，燃料組件組成，內(nèi)區(qū)則混合交錯內(nèi)區(qū)則混

5、合交錯布置布置52個富集個富集 度為度為2.4%和和53個富集度為個富集度為1.8%的燃料組件。的燃料組件。換料時換料時將外區(qū)的燃料組件向內(nèi)區(qū)倒換將外區(qū)的燃料組件向內(nèi)區(qū)倒換，富集度為，富集度為 3.25%的新燃料組件則加在外區(qū)。經(jīng)過一個運(yùn)行周的新燃料組件則加在外區(qū)。經(jīng)過一個運(yùn)行周期后，三區(qū)裝載的壓水堆中，大約有期后，三區(qū)裝載的壓水堆中，大約有1/3的燃料組件的燃料組件需要更換，而每個燃料組件在反應(yīng)堆堆芯內(nèi)的時間一需要更換，而每個燃料組件在反應(yīng)堆堆芯內(nèi)的時間一般是三個運(yùn)行周期。般是三個運(yùn)行周期。堆芯布置換料策略堆芯布置換料策略1314由外向內(nèi)倒料方式的優(yōu)缺點(diǎn)由外向內(nèi)倒料方式的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：

6、可以展平堆芯功率，獲得較高的燃耗深度，提高核燃料的可以展平堆芯功率，獲得較高的燃耗深度，提高核燃料的利用率。從第二循環(huán)開始，新裝入的燃料組件的富集度為利用率。從第二循環(huán)開始，新裝入的燃料組件的富集度為3.25%，高于首次裝料。，高于首次裝料。 因?yàn)榻?jīng)過一段時間的運(yùn)行，堆芯內(nèi)積累了會吸收中子的裂因?yàn)榻?jīng)過一段時間的運(yùn)行，堆芯內(nèi)積累了會吸收中子的裂變產(chǎn)物，需要增加后備正反應(yīng)性。變產(chǎn)物，需要增加后備正反應(yīng)性。缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 中子注量率的泄漏率較高，導(dǎo)致壓力容器中子注量率大，中子注量率的泄漏率較高，導(dǎo)致壓力容器中子注量率大，中子利用率較低低，導(dǎo)致?lián)Q料周期較短，燃料循環(huán)成本較中子利用率較低低，導(dǎo)致?lián)Q料周期較短

7、，燃料循環(huán)成本較高。高。15CPR1000CPR1000壓水堆（嶺澳二期核電廠）采用合理的壓水堆（嶺澳二期核電廠）采用合理的“內(nèi)內(nèi)- -外外”式換料策略。使得嶺澳二期核電廠反應(yīng)堆在總體性能上比式換料策略。使得嶺澳二期核電廠反應(yīng)堆在總體性能上比未采用改進(jìn)項(xiàng)的嶺澳一期核電廠有明顯提高。未采用改進(jìn)項(xiàng)的嶺澳一期核電廠有明顯提高。 采用采用內(nèi)內(nèi)外裝料方式外裝料方式，通過加大堆芯中通過加大堆芯中235U的裝入量，中子的裝入量，中子價(jià)值高的新燃料組件置于堆芯內(nèi)區(qū)，價(jià)值高的新燃料組件置于堆芯內(nèi)區(qū)，把內(nèi)區(qū)輻照深度大的燃把內(nèi)區(qū)輻照深度大的燃料組件移到堆芯的最外層，料組件移到堆芯的最外層，并改為并改為18個月?lián)Q料個

8、月?lián)Q料，從而實(shí)現(xiàn)低，從而實(shí)現(xiàn)低泄露燃料管理。泄露燃料管理。 內(nèi)內(nèi)外裝料方式可以外裝料方式可以減少中子的徑向泄露減少中子的徑向泄露，增加堆芯的增加堆芯的反應(yīng)性，提高燃料的卸料燃耗反應(yīng)性，提高燃料的卸料燃耗。但該裝料方式會使堆芯功。但該裝料方式會使堆芯功率分布不平坦性增加，功率峰因子增大，因此，需采用率分布不平坦性增加，功率峰因子增大，因此，需采用203203GdGd作可燃毒物來抑制功率峰作可燃毒物來抑制功率峰?！皟?nèi)內(nèi)-外外”式換料策略式換料策略16l對于對于18個月?lián)Q料低泄露燃料管理策略，與常規(guī)的年換料方個月?lián)Q料低泄露燃料管理策略，與常規(guī)的年換料方式相比，能夠：式相比，能夠： （1）降低壓力容器

9、中子注量率，有利于延長壓力容器的壽）降低壓力容器中子注量率，有利于延長壓力容器的壽命；命；（2）減少換料大修次數(shù)，降低大修成本；）減少換料大修次數(shù)，降低大修成本；（3）增加年發(fā)電量，提高電站利用率；）增加年發(fā)電量，提高電站利用率；（4）降低放射性廢物產(chǎn)生量和人員受照量。）降低放射性廢物產(chǎn)生量和人員受照量。17 為了滿足電網(wǎng)要求，避免在每年為了滿足電網(wǎng)要求，避免在每年6 69 9月份用電高峰月份用電高峰期進(jìn)行大修，期進(jìn)行大修，1818個月個月的換料方式實(shí)際上采取的是的換料方式實(shí)際上采取的是長長/ / 短短循環(huán)交替循環(huán)交替進(jìn)行的換料方式。即更換進(jìn)行的換料方式。即更換7272個新個新組件后，運(yùn)行組件

10、后，運(yùn)行一個長燃料循環(huán)（一個長燃料循環(huán)（1919個月個月）；下次換料則）；下次換料則更換更換6868個新組個新組件，再運(yùn)行一個短燃料循環(huán)（件，再運(yùn)行一個短燃料循環(huán)（1717個月個月）。）。 嶺澳核電站則從第二循環(huán)開始進(jìn)入混合堆芯階段；嶺澳核電站則從第二循環(huán)開始進(jìn)入混合堆芯階段；從第三循環(huán)開始富集度提高到從第三循環(huán)開始富集度提高到3.7%3.7%。循環(huán)周期暫維持。循環(huán)周期暫維持1212個月個月。18堆芯的反應(yīng)性控制堆芯的反應(yīng)性控制1、控制棒調(diào)節(jié)：、控制棒調(diào)節(jié)：依靠棒束型控制棒組件的提升或插依靠棒束型控制棒組件的提升或插入，來實(shí)現(xiàn)入，來實(shí)現(xiàn)電廠啟動、停閉、負(fù)荷改變電廠啟動、停閉、負(fù)荷改變等情況下比

11、較等情況下比較快速快速的反應(yīng)性變化。的反應(yīng)性變化。（即調(diào)節(jié)快反應(yīng)）（即調(diào)節(jié)快反應(yīng)）2、硼濃度調(diào)節(jié)：、硼濃度調(diào)節(jié)：調(diào)整溶解于冷卻劑中硼的濃度來補(bǔ)調(diào)整溶解于冷卻劑中硼的濃度來補(bǔ)償因償因燃耗、氙、釤毒素、冷卻劑溫度改變?nèi)己?、氙、釤毒素、冷卻劑溫度改變等引起的比等引起的比較較緩慢緩慢的反應(yīng)性變化。的反應(yīng)性變化。 （即調(diào)節(jié)慢反應(yīng)）（即調(diào)節(jié)慢反應(yīng)）注：注：在新的堆芯中，還用在新的堆芯中，還用可燃毒物棒可燃毒物棒補(bǔ)償堆芯壽命初期的補(bǔ)償堆芯壽命初期的剩余反應(yīng)性。剩余反應(yīng)性。19堆芯組件堆芯組件1 1、核燃料組件、核燃料組件 現(xiàn)代壓水堆普遍采用了現(xiàn)代壓水堆普遍采用了無盒無盒、帶棒束型帶棒束型核燃料組件。核燃料組

12、件。組件內(nèi)的燃料元件棒按正方形排列。常用的有組件內(nèi)的燃料元件棒按正方形排列。常用的有14 14，15 15，16 16和和17 17排列等幾種柵格型式。排列等幾種柵格型式。 優(yōu)點(diǎn)：減少了堆芯內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料；優(yōu)點(diǎn)：減少了堆芯內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料； 冷卻劑可充分交混，改善了燃料棒表面的冷卻。冷卻劑可充分交混，改善了燃料棒表面的冷卻。下面看一下下面看一下17 17型燃料組件的總體圖。型燃料組件的總體圖。20 燃料芯塊燃料芯塊燃料組件與燃料元件燃料組件與燃料元件21 標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的1717型型組件：燃料棒徑為組件：燃料棒徑為9.5mm，棒間距，棒間距12.6mm，橫截面尺寸，橫截面尺寸214214mm2，總高為，

13、總高為4058mm。 每個這樣的組件共有每個這樣的組件共有264根燃料元件棒根燃料元件棒，24根控制棒根控制棒導(dǎo)向管導(dǎo)向管和和1根堆內(nèi)測量導(dǎo)管根堆內(nèi)測量導(dǎo)管，共計(jì)，共計(jì)289個柵元格。個柵元格。 測量導(dǎo)管測量導(dǎo)管位于組件中央位置，為插入堆芯內(nèi)測量中子位于組件中央位置，為插入堆芯內(nèi)測量中子通量的探測器導(dǎo)向并提供了一個通道。通量的探測器導(dǎo)向并提供了一個通道。 控制棒導(dǎo)向管控制棒導(dǎo)向管為插入控制棒組件或中子源組件或可燃為插入控制棒組件或中子源組件或可燃毒物組件或阻力塞組件提供了通道。毒物組件或阻力塞組件提供了通道。AFA2G燃料組件燃料組件22從結(jié)構(gòu)上看，從結(jié)構(gòu)上看，核燃料組件是由核燃料組件是由燃料

14、元件棒燃料元件棒和組和組件的件的“骨架結(jié)構(gòu)骨架結(jié)構(gòu)”兩部分組成。兩部分組成。23 燃料元件是產(chǎn)生核裂變?nèi)剂显钱a(chǎn)生核裂變并釋放熱量的部件。并釋放熱量的部件。 它是由它是由燃料芯塊燃料芯塊、燃料燃料包殼管包殼管、壓緊彈簧壓緊彈簧和和上、下上、下端塞端塞組成。燃料芯塊在包殼組成。燃料芯塊在包殼內(nèi)疊裝到所需要的高度，然內(nèi)疊裝到所需要的高度，然后將一個壓緊彈簧和三氧化后將一個壓緊彈簧和三氧化鋁隔熱塊放在芯塊上部，用鋁隔熱塊放在芯塊上部，用端塞壓緊，再把端塞焊到包端塞壓緊，再把端塞焊到包殼端部。殼端部。（1 1）燃料元件棒）燃料元件棒24(a)(a)燃料芯塊燃料芯塊芯塊是由富集度為芯塊是由富集度為2-

15、3%的的UO2 粉末粉末（陶瓷型芯（陶瓷型芯塊）冷壓成形再燒結(jié)成所需密度的圓柱體，直徑塊）冷壓成形再燒結(jié)成所需密度的圓柱體，直徑為為8-9毫米毫米，直徑與高度之比為，直徑與高度之比為1：1.5。（大亞灣采用直徑（大亞灣采用直徑8.192mm，高度，高度13.5mm）每一片芯塊的兩面呈每一片芯塊的兩面呈淺碟形淺碟形，以減小燃料芯塊，以減小燃料芯塊因因熱膨脹和輻照腫脹熱膨脹和輻照腫脹引起的變形。引起的變形。一根燃料棒內(nèi)裝有一根燃料棒內(nèi)裝有271個燃料芯塊。個燃料芯塊。25UO2陶瓷型芯塊：陶瓷型芯塊：o主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高（-2800），具有良好的），具有良好的中子中子輻照穩(wěn)定性輻照穩(wěn)定

16、性和和高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性，與包殼不發(fā)生，與包殼不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即使包殼破裂與冷卻劑（水）也不太會化學(xué)反應(yīng)，即使包殼破裂與冷卻劑（水）也不太會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。o主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)：熱導(dǎo)率低，以致燃料的中心溫度高達(dá)：熱導(dǎo)率低，以致燃料的中心溫度高達(dá)2000左右，中心與表面溫差達(dá)左右，中心與表面溫差達(dá)1000以上。因此，以上。因此，燃料芯塊的熱應(yīng)力很大，特別是在堆內(nèi)燃燒到后期，燃料芯塊的熱應(yīng)力很大，特別是在堆內(nèi)燃燒到后期，核燃料過分膨脹會擠壓包殼管。核燃料過分膨脹會擠壓包殼管。 26(b)(b)包殼包殼 作用作用：防止裂變產(chǎn)物沾污回路水并防止核燃料與冷卻劑相接觸。：防止裂

17、變產(chǎn)物沾污回路水并防止核燃料與冷卻劑相接觸。 目前壓水堆燃料元件包殼幾乎都是目前壓水堆燃料元件包殼幾乎都是Zr-4合金合金冷拉而成（長冷拉而成（長3-4米，米，直徑為直徑為9-10毫米，壁厚毫米，壁厚0.5 -0.7毫米）。毫米）。 Zr-4合金的合金的中子吸收截面小中子吸收截面小，在高溫下有較高的，在高溫下有較高的機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度和和抗抗腐蝕性能腐蝕性能。熔點(diǎn)高（。熔點(diǎn)高（1800）。）。 包殼內(nèi)裝有包殼內(nèi)裝有UO2芯塊。上下兩端設(shè)有芯塊。上下兩端設(shè)有氧化鋁隔熱塊氧化鋁隔熱塊，頂部有，頂部有彈彈簧簧壓緊，兩端用壓緊，兩端用鋯合金端塞鋯合金端塞封堵，并與包殼管焊接密封在一起。封堵，并與包殼管焊

18、接密封在一起。注意：注意： Zr-4包殼與水相容溫度不超過包殼與水相容溫度不超過350 ，與二氧化鈾相容溫度在，與二氧化鈾相容溫度在500以下，包殼熔點(diǎn)為以下，包殼熔點(diǎn)為1250，包殼溫度達(dá)到，包殼溫度達(dá)到820后鋯與水反應(yīng)產(chǎn)后鋯與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，在運(yùn)行中應(yīng)使燃料元件保持在可接受的溫度之下。生氫氣，在運(yùn)行中應(yīng)使燃料元件保持在可接受的溫度之下。27具有良好的具有良好的核性能核性能，即中子吸，即中子吸收截面要小，感生放射性要弱；收截面要小，感生放射性要弱； 具有良好的具有良好的導(dǎo)熱性能導(dǎo)熱性能； 與核燃料的與核燃料的相容性相容性要好；要好； 具有良好的具有良好的機(jī)械性能機(jī)械性能； 有良好的有良好的

19、抗腐蝕能力抗腐蝕能力； 具有良好的具有良好的輻照穩(wěn)定性輻照穩(wěn)定性；對包殼材料的要求：對包殼材料的要求：28燃料包殼的選擇燃料包殼的選擇（1）不銹鋼：）不銹鋼：高溫強(qiáng)度好；高溫強(qiáng)度好； 熱中子吸收截面大熱中子吸收截面大( a：3.0巴巴)； 快堆用做燃料包殼。快堆用做燃料包殼。（2）Zr合金：合金：顯著改善中子經(jīng)濟(jì)性顯著改善中子經(jīng)濟(jì)性( a；0.22巴巴0.24巴巴) Zr-2 (Sn Fe Cr Ni ) (%) 1.5 0.12 0.1 0.05 Zr-4 (Sn Fe Cr Ni ) (%) 1.5 0.15 0.1 0.0 去掉了鎳，抑制吸氫，防止脆化。去掉了鎳，抑制吸氫，防止脆化。（3

20、）M5：鋯鈮合金，對鋯鈮合金，對300400高溫高壓水和蒸汽具高溫高壓水和蒸汽具 有良好的抗蝕性能和力學(xué)性能。有良好的抗蝕性能和力學(xué)性能。29(c)(c)芯塊和包殼間的間隙芯塊和包殼間的間隙 芯塊和包殼間留有足夠的軸向空腔和徑向間隙芯塊和包殼間留有足夠的軸向空腔和徑向間隙（0.64mm），其作用有兩個：一是），其作用有兩個：一是補(bǔ)償補(bǔ)償包殼和芯包殼和芯塊不同的塊不同的熱膨脹熱膨脹；二是；二是容納容納從芯塊中放出的從芯塊中放出的裂變裂變氣體氣體。(d)(d)上、下端塞上、下端塞 燃料元件棒上、下端塞的作用是用來把燃料燃料元件棒上、下端塞的作用是用來把燃料芯塊封裝在包殼內(nèi)并起吊耳和支撐作用。芯塊封

21、裝在包殼內(nèi)并起吊耳和支撐作用。30(e)(e)上端塞上的進(jìn)氣孔上端塞上的進(jìn)氣孔 用于制造時往包殼內(nèi)用于制造時往包殼內(nèi)充氮加壓充氮加壓至至3.1MPa，用，用來來改善改善間隙的間隙的傳熱性能傳熱性能和和降低降低包殼管內(nèi)包殼管內(nèi)外壓差外壓差，以免包殼被外壓壓塌。（預(yù)充壓技術(shù)）以免包殼被外壓壓塌。（預(yù)充壓技術(shù)）(f)(f)壓緊彈簧壓緊彈簧 限制燃料元件的運(yùn)輸和操作過程中，芯塊的限制燃料元件的運(yùn)輸和操作過程中，芯塊的軸向串動。軸向串動。31在一個燃料組件的全長上，有在一個燃料組件的全長上，有6-8個個 彈性定位格架彈性定位格架。組裝時，由。組裝時，由24根控根控 制棒導(dǎo)向管制棒導(dǎo)向管，1根測量儀表套管

22、根測量儀表套管把彈把彈 性定位格架與性定位格架與上、下管座上、下管座連接成一連接成一 體構(gòu)成燃料組件體構(gòu)成燃料組件“骨架骨架”， 以支撐以支撐燃料元件棒并保持燃料元件棒并保持 燃料元件棒之間的燃料元件棒之間的間距間距。使。使264根細(xì)長的燃料元件棒形成根細(xì)長的燃料元件棒形成 一個整體，承受整個組件的重量和控一個整體，承受整個組件的重量和控制棒下落時的沖擊力，并保證制棒下落時的沖擊力，并保證 控制棒控制棒運(yùn)動的通暢。運(yùn)動的通暢。（2 2）核燃料組件的）核燃料組件的“骨架骨架”結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)3233中間攪混格架放置在高熱流密度區(qū)域，以利于混流。中間攪混格架放置在高熱流密度區(qū)域，以利于混流。34 是夾持燃

23、料元件棒，確保燃料元件徑向定位以及加強(qiáng)是夾持燃料元件棒，確保燃料元件徑向定位以及加強(qiáng)元件棒彈性的一種彈性構(gòu)件。元件棒彈性的一種彈性構(gòu)件。 17 17型燃料組件定位格架是一種有許多上面帶有型燃料組件定位格架是一種有許多上面帶有彈彈簧片簧片、支撐陷窩支撐陷窩（橫向支撐作用）（橫向支撐作用）和和混流翼片的條帶混流翼片的條帶（攪混和導(dǎo)向作用，促進(jìn)冷卻劑交混）（攪混和導(dǎo)向作用，促進(jìn)冷卻劑交混）相瓦插后經(jīng)釬焊而成相瓦插后經(jīng)釬焊而成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。 沿燃料元件全程有沿燃料元件全程有8個定位格架。合理的定位格架設(shè)計(jì)個定位格架。合理的定位格架設(shè)計(jì)除了起到對燃料元件的夾持定位作用外，還要強(qiáng)化流體除了起

24、到對燃料元件的夾持定位作用外，還要強(qiáng)化流體的擾動并使流動阻力盡可能小。的擾動并使流動阻力盡可能小。(a) (a) 定位格架定位格架3536 上管座和下管座是燃料組件上管座和下管座是燃料組件“骨架骨架”結(jié)構(gòu)的頭部和底部的結(jié)構(gòu)的頭部和底部的連接構(gòu)件，它們都是連接構(gòu)件，它們都是箱形結(jié)構(gòu)箱形結(jié)構(gòu)。 下管座由下管座由四個支撐腳四個支撐腳和一塊和一塊方形方形多孔的肋板多孔的肋板組成，是燃料組成，是燃料組件底座，可引導(dǎo)冷卻劑流入組件底座，可引導(dǎo)冷卻劑流入燃料組件，燃料組件，并進(jìn)行流量分配并進(jìn)行流量分配； 上管座上管座孔板、頂板、彈簧孔板、頂板、彈簧等等組成，剛離開燃料組件的冷卻組成，剛離開燃料組件的冷卻劑在

25、那里進(jìn)行混合，然后再向劑在那里進(jìn)行混合，然后再向上通過堆芯上柵板的流水孔。上通過堆芯上柵板的流水孔。(b) (b) 上管座和下管座上管座和下管座37兩個對角支撐腳上的銷孔與下柵板上的兩個定位銷相配合，使燃料兩個對角支撐腳上的銷孔與下柵板上的兩個定位銷相配合，使燃料組件定位。冷卻劑通過肋板向上流入燃料組件內(nèi)部。組件定位。冷卻劑通過肋板向上流入燃料組件內(nèi)部。3839導(dǎo)向管：導(dǎo)向管：是燃料組件的結(jié)構(gòu)部件，可為中子吸收劑棒、是燃料組件的結(jié)構(gòu)部件，可為中子吸收劑棒、可燃毒物棒、中子源棒或其它組件提供插入通道?？扇级疚锇簟⒅凶釉窗艋蚱渌M件提供插入通道。 控制棒導(dǎo)向管控制棒導(dǎo)向管：它和格架固定在一起構(gòu)成燃

26、料組件它和格架固定在一起構(gòu)成燃料組件的支撐骨架，并提供了插入的支撐骨架，并提供了插入控制棒組件控制棒組件、可燃毒物組件可燃毒物組件、中子源組件中子源組件和和阻力塞組件阻力塞組件的通道。的通道。 每個導(dǎo)向管都是由上下直徑不同的每個導(dǎo)向管都是由上下直徑不同的Zr-4合金管合金管組成，組成，上上部大直徑部大直徑起起導(dǎo)向作用導(dǎo)向作用并和控制棒間保持并和控制棒間保持1mm左右的間隙左右的間隙，冷卻劑可以通過該間隙冷卻控制棒。冷卻劑可以通過該間隙冷卻控制棒。占導(dǎo)向管全長約占導(dǎo)向管全長約1/7的的下部小直徑段下部小直徑段，在緊急停堆控制棒，在緊急停堆控制棒快速下插時，快速下插時，起水力緩沖作用起水力緩沖作用

27、。(c) (c) 控制棒導(dǎo)向管控制棒導(dǎo)向管40（d d）中子注量率測量導(dǎo)向管）中子注量率測量導(dǎo)向管 測量導(dǎo)管測量導(dǎo)管：位于上下管座上的通孔之間，是位于上下管座上的通孔之間，是一根上下直徑相同的一根上下直徑相同的Zr-4合金管，它用和控制合金管，它用和控制棒導(dǎo)管一樣的方法固定到定位格架上。棒導(dǎo)管一樣的方法固定到定位格架上。 為堆芯中子通量密度測量元件提供通道為堆芯中子通量密度測量元件提供通道。41 控制棒組件提供了一種正?？刂瓢艚M件提供了一種正常 運(yùn)行和事故工況下快速控制運(yùn)行和事故工況下快速控制 反應(yīng)性的手段。下面看一下反應(yīng)性的手段。下面看一下 17 17型燃料組件的型燃料組件的棒束型棒束型 控

28、制棒組件控制棒組件的結(jié)構(gòu)圖。的結(jié)構(gòu)圖。 大約大約1/3的燃料組件的控制棒的燃料組件的控制棒 導(dǎo)向管是為控制棒組件占據(jù)的。導(dǎo)向管是為控制棒組件占據(jù)的。2 2、控制棒組件、控制棒組件42控制棒：由控制棒：由星型支架星型支架和和吸收劑棒吸收劑棒組成。組成。以連接餅為中心呈輻射狀有以連接餅為中心呈輻射狀有16根連接根連接翼片翼片，每個翼片上裝有，每個翼片上裝有一個或兩個指一個或兩個指狀物狀物，每個指狀物帶有，每個指狀物帶有一根吸收棒一根吸收棒。通過螺紋固定，然后用銷釘緊固，這通過螺紋固定，然后用銷釘緊固，這些吸收劑棒可插入對應(yīng)燃料組件些吸收劑棒可插入對應(yīng)燃料組件24根根導(dǎo)向管。導(dǎo)向管。2 2、控制棒組

29、件、控制棒組件43 左圖是有控制左圖是有控制棒組件的燃料組件。棒組件的燃料組件?？刂瓢羰敹斯潭刂瓢羰敹斯潭ㄔ谝粋€枝狀星形架在一個枝狀星形架上，控制棒與枝狀上，控制棒與枝狀接頭相連。接頭相連。44 (a) (a) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 連接柄連接柄：不銹鋼制成，它的不銹鋼制成，它的中央是一圓筒中央是一圓筒，圓筒內(nèi)部，圓筒內(nèi)部上端用絲扣與控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動軸上的可拆結(jié)構(gòu)相連上端用絲扣與控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動軸上的可拆結(jié)構(gòu)相連接。接。圓筒內(nèi)的螺旋形彈簧圓筒內(nèi)的螺旋形彈簧，當(dāng)控制棒快速下插時，當(dāng)控制棒快速下插時起緩沖作起緩沖作用用，以減少控制棒組件對燃料組件上管座的撞擊。，以減少控制棒組件對燃料組件上管座的

30、撞擊。 控制棒控制棒：將將80%Ag-15%In-5%Cd合金合金制成的芯塊裝入制成的芯塊裝入不銹鋼包殼管中，芯體和包殼之間有徑向和軸向間隙，并不銹鋼包殼管中，芯體和包殼之間有徑向和軸向間隙，并在軸向加上壓緊彈簧，然后兩端再焊上端塞密封。在軸向加上壓緊彈簧，然后兩端再焊上端塞密封。 還有少量控制棒是不銹鋼棒，他們吸收中子的能力較弱，稱為“灰棒”。相應(yīng)地，Ag-In-Cd 棒稱為“黑棒”。45黑棒：黑棒：Ag-In-Gd棒，棒，80%Ag-15%In-5%Cd合金合金。 灰棒：灰棒：不銹鋼棒不銹鋼棒，吸收中子能力較弱。，吸收中子能力較弱。黑棒組：黑棒組：由由24根根黑棒組成。黑棒組成。 灰棒組灰

31、棒組：由：由8根根黑棒，黑棒，16根根灰棒組成?；野艚M成?？刂瓢舨牧峡刂瓢舨牧?需考慮物理、機(jī)械性能，更重要還要考慮核特性。需考慮物理、機(jī)械性能，更重要還要考慮核特性。 要求：要求：在堆芯內(nèi)受中子和在堆芯內(nèi)受中子和輻照后，能有很高的穩(wěn)定性，還要輻照后，能有很高的穩(wěn)定性，還要 耐高溫，耐腐蝕。耐高溫，耐腐蝕。 核特性：核特性：主要是強(qiáng)烈的吸收中子的能力。主要是強(qiáng)烈的吸收中子的能力。46 (b) (b) 分類分類 從運(yùn)行要求上可把控制棒組件分成三類：從運(yùn)行要求上可把控制棒組件分成三類：控控制組制組、停堆組停堆組和和溫度調(diào)節(jié)組溫度調(diào)節(jié)組。o 控制組控制組：在反應(yīng)堆運(yùn)行時可以插入或抽出，用以在反應(yīng)堆運(yùn)

32、行時可以插入或抽出，用以補(bǔ)償各種反應(yīng)性變化，并可提供停堆能力，以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償各種反應(yīng)性變化，并可提供停堆能力，以實(shí)現(xiàn)事故保護(hù)停堆。事故保護(hù)停堆。o 停堆組停堆組：只用于停堆，當(dāng)反應(yīng)堆處于臨界時總是只用于停堆，當(dāng)反應(yīng)堆處于臨界時總是全部從堆芯抽出，僅僅在事故保護(hù)停堆時才插入。全部從堆芯抽出，僅僅在事故保護(hù)停堆時才插入。o 溫度調(diào)節(jié)組溫度調(diào)節(jié)組：在堆芯上部一定范圍移動，用于控在堆芯上部一定范圍移動，用于控制冷卻劑溫度的波動。制冷卻劑溫度的波動。47(a)(a)作用作用用來用來補(bǔ)償補(bǔ)償初始堆芯因全部裝入新的核燃初始堆芯因全部裝入新的核燃料而比后繼循環(huán)有更大的料而比后繼循環(huán)有更大的剩余反應(yīng)性剩余反應(yīng)性。3

33、 3、可燃毒物組件、可燃毒物組件( (僅在初次裝料時使用）僅在初次裝料時使用）(b)(b)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)可燃毒物組件的毒物棒懸掛在一塊方形可燃毒物組件的毒物棒懸掛在一塊方形的連接板上，按核設(shè)計(jì)要求插入選定的核的連接板上，按核設(shè)計(jì)要求插入選定的核燃料組件的燃料組件的控制棒導(dǎo)向管控制棒導(dǎo)向管內(nèi)。內(nèi)。毒物棒用毒物棒用304型不銹鋼型不銹鋼為包殼，為包殼，硼硅酸鹽硼硅酸鹽玻璃管玻璃管（成分為（成分為B2O3+SiO2）為芯體。為芯體。48之所以稱為之所以稱為“可燃毒物可燃毒物”，是因?yàn)槠渲?，是因?yàn)槠渲械牡?0B吸收中子后衰變?yōu)槲罩凶雍笏プ優(yōu)?Li，不斷被消，不斷被消耗掉。耗掉?？扇级疚锝M件在燃料第一循環(huán)后

34、全部取可燃毒物組件在燃料第一循環(huán)后全部取出，換上阻力塞組件。出，換上阻力塞組件。（大亞灣）（大亞灣）66個個可燃毒物組件中，可燃毒物組件中，含有含有16跟可燃毒物棒的組件為跟可燃毒物棒的組件為18個個，含有含有12跟可燃毒物棒的組件為跟可燃毒物棒的組件為48個。個。硼玻璃管內(nèi)裝有硼玻璃管內(nèi)裝有304型不銹鋼薄管作為型不銹鋼薄管作為內(nèi)襯，以防玻璃管坍塌或蠕變。棒內(nèi)有內(nèi)襯，以防玻璃管坍塌或蠕變。棒內(nèi)有足夠空腔容納足夠空腔容納10B(n, )7Li反應(yīng)產(chǎn)生的氦反應(yīng)產(chǎn)生的氦氣。氣。49(a)(a)作用作用在反應(yīng)堆在反應(yīng)堆初始運(yùn)行之前初始運(yùn)行之前和和長期停堆之后長期停堆之后，堆芯，堆芯中子可能太少。為了

35、縮短反應(yīng)堆啟動時間和中子可能太少。為了縮短反應(yīng)堆啟動時間和確確保啟動安全保啟動安全，反應(yīng)堆中采用，反應(yīng)堆中采用中子源組件點(diǎn)火中子源組件點(diǎn)火。4 4、中子源組件、中子源組件(b)(b)分類分類 在壓水堆中使用了兩種類型的中子源組件：在壓水堆中使用了兩種類型的中子源組件：初級中子源組件初級中子源組件和和次級中子源組件次級中子源組件。50 初級中子源組件初級中子源組件：新堆初次啟動時新堆初次啟動時，產(chǎn)生用于，產(chǎn)生用于指示指示的中子的中子。常用。常用Po-BePo-Be源源，PoPo放出放出 粒子打擊粒子打擊BeBe核核 近年來锎近年來锎-252-252（T T1/2 1/2 = 2.54= 2.54

36、年）被廣泛使用。年）被廣泛使用。91246BeCn2個初級中子源組件個初級中子源組件 （每個組件（每個組件24跟棒）跟棒）1根初級中子源棒根初級中子源棒1根次級中子源棒根次級中子源棒16根次可燃毒物棒根次可燃毒物棒6個阻力塞個阻力塞大亞灣核電廠首次裝料大亞灣核電廠首次裝料51123124515194422SbnSbBeHen 次級中子源組件次級中子源組件：用于反應(yīng)堆：用于反應(yīng)堆滿功率運(yùn)行兩個月后滿功率運(yùn)行兩個月后的反應(yīng)堆停堆后再啟動。常用的反應(yīng)堆停堆后再啟動。常用銻銻-鈹（鈹（Sb-Be）源）源。 大亞灣核電廠首次裝料中有大亞灣核電廠首次裝料中有2個個次級中子源組件，次級中子源組件，它們各有它

37、們各有4根次級中子源棒根次級中子源棒和和20個阻力塞個阻力塞，加上，加上2個初級個初級中子源棒組件中的中子源棒組件中的2根次級中子源棒，共有根次級中子源棒，共有10根根次級中次級中子源棒。子源棒。次級中子源棒在換料時保留在堆芯中。次級中子源棒在換料時保留在堆芯中。52 為了為了限制限制通過通過未裝控制棒、中未裝控制棒、中子源或可燃毒物子源或可燃毒物棒的燃料組件中棒的燃料組件中的控制棒導(dǎo)向管的控制棒導(dǎo)向管的的堆芯旁流量堆芯旁流量。 5 5、阻力塞組件、阻力塞組件對于那些既沒有布置對于那些既沒有布置控制棒又沒有放置可燃毒控制棒又沒有放置可燃毒物棒束或中子源棒束的燃物棒束或中子源棒束的燃料組件都放置

38、阻力塞組件。料組件都放置阻力塞組件。53 阻力塞形式為阻力塞形式為實(shí)心的不銹鋼桿實(shí)心的不銹鋼桿，長約，長約20cm。為了減少結(jié)構(gòu)材料對中子的有害吸收為了減少結(jié)構(gòu)材料對中子的有害吸收，阻力塞棒，阻力塞棒一般做得粗短，插入堆芯的高度較少。一般做得粗短，插入堆芯的高度較少?？扇级疚锝M件和中子源組件都包含有阻力塞，可燃毒物組件和中子源組件都包含有阻力塞，而阻力塞組件中全部而阻力塞組件中全部24根根棒位都是阻力塞。棒位都是阻力塞。大亞灣核電廠首次裝料含有大亞灣核電廠首次裝料含有38個阻力塞組件個阻力塞組件。54大亞灣核電廠首次裝料堆芯的相關(guān)組件種類及數(shù)量大亞灣核電廠首次裝料堆芯的相關(guān)組件種類及數(shù)量組件名

39、稱組件名稱組件的部件組件的部件組件數(shù)組件數(shù)量量可燃毒可燃毒物棒物棒初級中子初級中子源棒源棒次級中子次級中子源棒源棒阻力塞阻力塞16根可燃毒物棒組件根可燃毒物棒組件160081812根可燃毒物棒組件根可燃毒物棒組件12001248初級中子源組件初級中子源組件161162次級中子源組件次級中子源組件004202阻力塞組件阻力塞組件0002438首次裝料堆芯的相關(guān)組件總數(shù)量首次裝料堆芯的相關(guān)組件總數(shù)量10855（二）下部堆內(nèi)構(gòu)件（二）下部堆內(nèi)構(gòu)件56堆內(nèi)構(gòu)件在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)支撐和固定堆芯堆內(nèi)構(gòu)件在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)支撐和固定堆芯組件，分為堆芯下部支撐構(gòu)件和上部支撐構(gòu)件。組件，分為堆芯下部支撐構(gòu)件和上

40、部支撐構(gòu)件。堆內(nèi)構(gòu)件功能：堆內(nèi)構(gòu)件功能： 57下部堆內(nèi)構(gòu)件下部堆內(nèi)構(gòu)件（1 1）基本功能）基本功能把堆芯重量傳遞給壓力容把堆芯重量傳遞給壓力容器；器； 固定燃料棒、控制棒和堆固定燃料棒、控制棒和堆內(nèi)測量儀表裝置；內(nèi)測量儀表裝置； 疏散和分配冷卻劑流量；疏散和分配冷卻劑流量； 減少減少 和中子對壓力容器和中子對壓力容器的輻射。的輻射。58 堆芯堆芯吊蘭吊蘭和堆芯和堆芯下支承板下支承板。 這部分統(tǒng)稱堆芯支撐吊蘭，是高約這部分統(tǒng)稱堆芯支撐吊蘭，是高約8.2m壁厚壁厚51mm的的不銹鋼圓筒，用來不銹鋼圓筒，用來把堆芯重量傳遞給壓力殼把堆芯重量傳遞給壓力殼；它有三個冷卻；它有三個冷卻劑出口管嘴；劑出口管

41、嘴；堆芯支撐板所承受的重量通過吊籃法蘭傳遞給堆芯支撐板所承受的重量通過吊籃法蘭傳遞給壓力容器內(nèi)壁的凸肩。壓力容器內(nèi)壁的凸肩。 為了使冷卻劑能夠從下部流進(jìn)堆芯，為了使冷卻劑能夠從下部流進(jìn)堆芯，堆芯支撐板上開了許多堆芯支撐板上開了許多的流水孔的流水孔；下部有四個徑向?qū)蜓b置與壓力容器上的相對應(yīng)。；下部有四個徑向?qū)蜓b置與壓力容器上的相對應(yīng)。（2 2）具體描述）具體描述59 堆芯下柵格板：堆芯下柵格板：厚約厚約50mm，為燃料組件提供，為燃料組件提供精確定位和流量分配，燃料組件定位銷就固定在精確定位和流量分配，燃料組件定位銷就固定在下柵板上。下柵板上。 流量分配板：流量分配板：使進(jìn)入各燃料組件的冷卻

42、劑流量使進(jìn)入各燃料組件的冷卻劑流量均勻。均勻。（每個燃料組件有（每個燃料組件有4個大小相同的流量分配孔）個大小相同的流量分配孔）堆芯圍板：堆芯圍板：減少冷卻劑旁流量，使冷卻劑更有減少冷卻劑旁流量，使冷卻劑更有效地將熱量帶出堆外。厚約效地將熱量帶出堆外。厚約25-30mm。60 熱屏：熱屏：不銹鋼圓筒，位于壓力容器與吊蘭之間，可設(shè)置不銹鋼圓筒，位于壓力容器與吊蘭之間，可設(shè)置一層或兩層，能防止堆芯對壓力容器的直接輻射一層或兩層，能防止堆芯對壓力容器的直接輻射(主要防主要防n， )。 目前的設(shè)計(jì)改為對著燃料最接近反應(yīng)堆壓力容器壁的堆目前的設(shè)計(jì)改為對著燃料最接近反應(yīng)堆壓力容器壁的堆芯四角在吊蘭筒體外側(cè)

43、連接了芯四角在吊蘭筒體外側(cè)連接了4塊柱面（厚約塊柱面（厚約70mm）鋼屏蔽）鋼屏蔽。這樣使吊蘭和壓力容器間下降段流通截面加大，減少了流動這樣使吊蘭和壓力容器間下降段流通截面加大，減少了流動阻力。在熱屏外側(cè)，含有輻照樣品導(dǎo)管，為壓力容器材料樣阻力。在熱屏外側(cè)，含有輻照樣品導(dǎo)管，為壓力容器材料樣品提供輻照監(jiān)測。品提供輻照監(jiān)測。二次支承組件：二次支承組件：由二次支承板和懸掛在堆芯支承板下由二次支承板和懸掛在堆芯支承板下面的支柱組成，一旦堆芯吊蘭破裂時，能夠面的支柱組成，一旦堆芯吊蘭破裂時，能夠限制堆芯移限制堆芯移位位，使安全棒能夠插入使安全棒能夠插入。61（三）上部堆內(nèi)構(gòu)件（三）上部堆內(nèi)構(gòu)件62上上

44、部部堆堆內(nèi)內(nèi)構(gòu)構(gòu)件件63641)1)作用作用 固定燃料組件上端的位置；固定燃料組件上端的位置； 當(dāng)控制棒組件被提起時，承受因冷卻劑橫向流動當(dāng)控制棒組件被提起時，承受因冷卻劑橫向流動而引起的力；而引起的力； 保證控制棒組件能順利在燃料組件內(nèi)上下移動。保證控制棒組件能順利在燃料組件內(nèi)上下移動。2)2)幾個主要構(gòu)件幾個主要構(gòu)件 導(dǎo)向管支承板（堆芯上支承板）導(dǎo)向管支承板（堆芯上支承板） 堆芯上柵格板堆芯上柵格板 控制棒導(dǎo)向管控制棒導(dǎo)向管 支承柱支承柱圖65 導(dǎo)向管支承板（堆芯上支承板）導(dǎo)向管支承板（堆芯上支承板） 多孔板，厚約多孔板，厚約100mm100mm，直徑，直徑約約4m4m。支承板法蘭面上有。

45、支承板法蘭面上有4 4個定個定位鍵槽。位鍵槽。 導(dǎo)向管支承板是導(dǎo)向管支承板是主要承力主要承力部件部件，通過壓力容器頂蓋和壓，通過壓力容器頂蓋和壓緊彈簧壓緊下部堆內(nèi)構(gòu)件，通緊彈簧壓緊下部堆內(nèi)構(gòu)件，通過堆芯上柵格板將堆芯部件壓過堆芯上柵格板將堆芯部件壓緊。緊。66堆芯上柵格板堆芯上柵格板是薄的圓板，厚約是薄的圓板，厚約50mm50mm。板上設(shè)有定位銷以。板上設(shè)有定位銷以定位導(dǎo)向管和燃料組件。和下柵格板一樣設(shè)有流水孔。定位導(dǎo)向管和燃料組件。和下柵格板一樣設(shè)有流水孔。支承柱支承柱是導(dǎo)向管支承板和堆芯上柵格板之間的連接件，是導(dǎo)向管支承板和堆芯上柵格板之間的連接件，4040根根。其作用是使兩板保持一定距離

46、，并傳遞機(jī)械載荷。其作用是使兩板保持一定距離，并傳遞機(jī)械載荷?？刂瓢魧?dǎo)向管：控制棒導(dǎo)向管：6161個，為控制棒組件提供定位和導(dǎo)向。個，為控制棒組件提供定位和導(dǎo)向。熱電偶柱：熱電偶柱：共有共有4040個有鉻鎳個有鉻鎳- -鋁鎳熱電偶，固定在上柵格鋁鎳熱電偶，固定在上柵格板上選定的燃料組件出口處，用于板上選定的燃料組件出口處，用于測量堆芯出口溫度測量堆芯出口溫度，以，以監(jiān)視堆芯冷卻劑的飽和裕度和確定最熱通道。監(jiān)視堆芯冷卻劑的飽和裕度和確定最熱通道。4 4個熱電偶柱個熱電偶柱下端固定在導(dǎo)向筒支承板上，上部貫穿壓力容器頂蓋，將下端固定在導(dǎo)向筒支承板上，上部貫穿壓力容器頂蓋，將熱電偶信號引出。熱電偶信號

47、引出。67（四）壓力容器（四）壓力容器68 反應(yīng)堆壓力容器是一個底部為焊死的半球反應(yīng)堆壓力容器是一個底部為焊死的半球形封頭，上部為法蘭連接的半球形封頭的圓柱形封頭，上部為法蘭連接的半球形封頭的圓柱形容器。對于三環(huán)路設(shè)計(jì)，容器上有形容器。對于三環(huán)路設(shè)計(jì)，容器上有3個進(jìn)口個進(jìn)口管嘴和管嘴和3個出口管嘴，與各冷卻劑環(huán)路的冷熱個出口管嘴，與各冷卻劑環(huán)路的冷熱管段相接。這些進(jìn)管段相接。這些進(jìn)出口管嘴位于高出堆芯上平出口管嘴位于高出堆芯上平面約面約1.4 m 的同一個水平面上的同一個水平面上。69功 能70結(jié)構(gòu)材料容器材料必容器材料必須遵循原則須遵循原則2 2、容器材料應(yīng)具有、容器材料應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、適

48、當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、足夠高的塑韌性足夠高的塑韌性，尤其對脆性斷，尤其對脆性斷裂問題要重點(diǎn)加以考慮裂問題要重點(diǎn)加以考慮1 1、容器材料應(yīng)具有、容器材料應(yīng)具有優(yōu)良的冶金優(yōu)良的冶金質(zhì)質(zhì)量量，即要求材料具有足夠高的純凈，即要求材料具有足夠高的純凈度、致密性及均勻性。選材時應(yīng)考度、致密性及均勻性。選材時應(yīng)考慮材料對大型化生產(chǎn)的適應(yīng)性。慮材料對大型化生產(chǎn)的適應(yīng)性。4 4、容器材料應(yīng)具有、容器材料應(yīng)具有低的低的時效脆化敏感性時效脆化敏感性6 6、選用焊接材料應(yīng)使焊接熔敷、選用焊接材料應(yīng)使焊接熔敷金屬與母材的強(qiáng)度和塑韌性相適金屬與母材的強(qiáng)度和塑韌性相適應(yīng)應(yīng)3 3、容器材料應(yīng)具有、容器材料應(yīng)具有低的中子輻照脆化敏低的中子

49、輻照脆化敏感性感性5 5、容器材料應(yīng)具有、容器材料應(yīng)具有優(yōu)良的冷熱優(yōu)良的冷熱加工性能與焊接性能加工性能與焊接性能71 為了滿足反應(yīng)堆壓力殼在為了滿足反應(yīng)堆壓力殼在高壓、高溫、受輻照高壓、高溫、受輻照的條件的條件下工作的特殊要求，并保證核電站的安全使用和壓力容器下工作的特殊要求，并保證核電站的安全使用和壓力容器加工制造的經(jīng)濟(jì)性，要求壓力容器材料有較高的加工制造的經(jīng)濟(jì)性，要求壓力容器材料有較高的機(jī)械性能、機(jī)械性能、抗輻照性能抗輻照性能及及熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性。 此外，對于斷面收縮率、沖擊韌性及脆性轉(zhuǎn)變溫度等此外，對于斷面收縮率、沖擊韌性及脆性轉(zhuǎn)變溫度等指標(biāo)，都有較高的要求。目前廣泛采用含指標(biāo)，都有較高

50、的要求。目前廣泛采用含錳鉬鎳的低合金錳鉬鎳的低合金鋼鋼（成分：（成分：C0.25%，Mn-1.5%，Ni-0.4%1.0%，Mo-0.6%，其余為，其余為Fe）做壓力容器的材料。做壓力容器的材料。 壓力容器工作在高壓（壓力容器工作在高壓（15.5 MPa15.5 MPa左右，設(shè)計(jì)壓力左右，設(shè)計(jì)壓力須達(dá)須達(dá)17.2 MPa17.2 MPa）、高溫含硼酸水介質(zhì)環(huán)境和放射性輻）、高溫含硼酸水介質(zhì)環(huán)境和放射性輻照的條件下，壽命照的條件下，壽命3060年。年。72為了防止高溫含硼水對壓為了防止高溫含硼水對壓力容器材料的腐蝕，壓力容力容器材料的腐蝕，壓力容器的內(nèi)表面堆焊一層大于器的內(nèi)表面堆焊一層大于5毫米

51、厚的毫米厚的不銹鋼襯里不銹鋼襯里。壓力容器的設(shè)計(jì)壽期是壓力容器的設(shè)計(jì)壽期是3060年。年。60萬千瓦壓水堆萬千瓦壓水堆的壓力容器，在制造過程比的壓力容器，在制造過程比較順利及工藝技術(shù)比較成熟較順利及工藝技術(shù)比較成熟的條件下，制造周期約為的條件下，制造周期約為1824個月。個月。73控制棒導(dǎo)向筒數(shù)控制棒導(dǎo)向筒數(shù)61尺寸和重量尺寸和重量堆內(nèi)測量管數(shù)堆內(nèi)測量管數(shù)容器內(nèi)徑容器內(nèi)徑/mm3989底封頭底封頭50法蘭外徑法蘭外徑/mm4674頂蓋頂蓋4進(jìn)、出口接管之間最大距離進(jìn)、出口接管之間最大距離/mm6378法蘭螺栓數(shù)法蘭螺栓數(shù)58法蘭到底封頭全高法蘭到底封頭全高/mm10335設(shè)計(jì)和運(yùn)行設(shè)計(jì)和運(yùn)行壓

52、力容器總高壓力容器總高(包括頂蓋上部控包括頂蓋上部控制制 棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)和堆內(nèi)測量管棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)和堆內(nèi)測量管座座)/mm13208設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力(絕對絕對)/MPa17.3運(yùn)行壓力運(yùn)行壓力(絕對絕對)/MPa15.5壓力容器壁厚壓力容器壁厚/mm200設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度/343容器質(zhì)量容器質(zhì)量/t256.6試驗(yàn)試驗(yàn)容器頂蓋質(zhì)量容器頂蓋質(zhì)量/t55.5水壓試驗(yàn)壓力水壓試驗(yàn)壓力(絕對絕對)/MPa229螺栓和螺母質(zhì)量螺栓和螺母質(zhì)量/t15.6水壓試驗(yàn)溫度水壓試驗(yàn)溫度/TNDT+30壓力容器主要參數(shù)壓力容器主要參數(shù)74電廠功率(MWe)60090013001800內(nèi)徑內(nèi)徑(cm)335399439490筒

53、體重筒體重(t)183260318483頂蓋重頂蓋重(t)375472119總重總重(t)232329411632表 2-4 壓力容器尺寸與電廠電功率大小的關(guān)系75結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)壓力容器由以下幾部分組成：壓力容器由以下幾部分組成：頂蓋組合件：頂蓋組合件：由頂蓋上法蘭、由頂蓋上法蘭、上封頭球冠焊接成的。上封頭球冠焊接成的。 在法蘭的端面圓周上開有均在法蘭的端面圓周上開有均勻布置的螺栓孔，頂蓋的球冠勻布置的螺栓孔，頂蓋的球冠面上設(shè)有一定數(shù)目的控制棒驅(qū)面上設(shè)有一定數(shù)目的控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的管座和溫度測量引出動機(jī)構(gòu)的管座和溫度測量引出管座。管座。76頂蓋的幾何尺寸圖頂蓋的重量55500kg7778筒體組合件：筒

54、體組合件：由法蘭接管段、筒身、底封頭及回由法蘭接管段、筒身、底封頭及回路接管等組成。路接管等組成。 接管段法蘭端面圓周上均勻布置的螺栓孔與壓力殼頂蓋法蘭面的螺栓孔相配。接管段對稱地設(shè)置了大口徑的冷卻水進(jìn)出口管，根據(jù)反應(yīng)堆的一回路數(shù)目的不同，接管數(shù)可有二個、四個、六個或八個。 底封頭底封頭上設(shè)有堆內(nèi)測量用的套管（上設(shè)有堆內(nèi)測量用的套管（900MW壓壓水堆電廠裝有水堆電廠裝有50根）。根）。筒身筒身是一個長圓筒，可以把鋼板彎曲成形后焊接，也可用環(huán)狀鍛件拼焊而成。是一個長圓筒，可以把鋼板彎曲成形后焊接，也可用環(huán)狀鍛件拼焊而成。79壓力容器頂蓋和法蘭間，廣泛采用壓力容器頂蓋和法蘭間，廣泛采用“O”型環(huán)

55、來保證密型環(huán)來保證密封封自緊式金屬自緊式金屬“O”型環(huán)：型環(huán)：一般由管徑一般由管徑1015mm、壁厚約、壁厚約1.27mm的不銹鋼管或因科鎳的不銹鋼管或因科鎳合金彎曲制成的大圓環(huán)。合金彎曲制成的大圓環(huán)。l結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：因科鎳因科鎳-600制成制成，內(nèi)置一個，內(nèi)置一個因科鎳因科鎳-718繞成的彈簧繞成的彈簧，環(huán)外側(cè)沿周向開有細(xì)縫。，環(huán)外側(cè)沿周向開有細(xì)縫。l原理：原理：在連接頂蓋與筒體法蘭的在連接頂蓋與筒體法蘭的螺栓擰緊后，螺栓擰緊后，O形環(huán)受壓形環(huán)受壓變形，從而達(dá)到密封的目的變形，從而達(dá)到密封的目的。銀層有較好的彌合作用，彈。銀層有較好的彌合作用，彈簧則提供了較好的回彈量?；蓜t提供了較好的回彈量。

56、l注意：注意：為了保證良好的密封性，為了保證良好的密封性，O形環(huán)只能一次性使用，形環(huán)只能一次性使用，只要打開頂蓋，就需要更換新的密封環(huán)。只要打開頂蓋，就需要更換新的密封環(huán)。壓力容器密封結(jié)構(gòu)壓力容器密封結(jié)構(gòu)8081充氣式充氣式“O”型環(huán)：型環(huán)：環(huán)上不開小孔，而是在其環(huán)上不開小孔，而是在其內(nèi)內(nèi)充氦氣充氦氣。反應(yīng)堆運(yùn)行時，。反應(yīng)堆運(yùn)行時，環(huán)內(nèi)氣體受熱膨脹，使環(huán)環(huán)內(nèi)氣體受熱膨脹，使環(huán)隨即漲大，從而達(dá)到密封效果隨即漲大，從而達(dá)到密封效果。 在內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間有引漏接管，通過在內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間有引漏接管，通過測量引漏測量引漏接管表面溫度接管表面溫度來探測有無冷卻劑外泄。來探測有無冷卻劑外泄。 為了保證壓力容器

57、的密封，通常內(nèi)環(huán)采用自緊為了保證壓力容器的密封，通常內(nèi)環(huán)采用自緊式金屬式金屬“O”型環(huán)，外環(huán)采用充氣式金屬型環(huán)，外環(huán)采用充氣式金屬“O”型環(huán)；型環(huán)；或內(nèi)外環(huán)均采用自緊式。或內(nèi)外環(huán)均采用自緊式。82壓力容器的支承：壓力容器的支承：初期壓力容器的底部初期壓力容器的底部設(shè)有支承裙。設(shè)有支承裙。近代壓近代壓水堆利用冷卻劑進(jìn)出水堆利用冷卻劑進(jìn)出口的接管作為壓力容口的接管作為壓力容器的支承器的支承，支承結(jié)構(gòu)，支承結(jié)構(gòu)采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。83壓力容器密封探測壓力容器密封探測壓力容器密封探測系統(tǒng)壓力容器密封探測系統(tǒng)VP：一回路冷卻劑閥門：一回路冷卻劑閥門MT：溫度測量：溫度測量RPE：核島排氣

58、與疏水系統(tǒng)：核島排氣與疏水系統(tǒng)RAZ：氮?dú)夥峙湎到y(tǒng)：氮?dú)夥峙湎到y(tǒng)：儲罐：儲罐-穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器MN：標(biāo)高測量：標(biāo)高測量MP：壓力測量：壓力測量84l在反應(yīng)堆額定功率穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，內(nèi)密封環(huán)不允許泄漏，內(nèi)在反應(yīng)堆額定功率穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，內(nèi)密封環(huán)不允許泄漏，內(nèi)密封環(huán)允許最大泄漏量為密封環(huán)允許最大泄漏量為20L/h。l內(nèi)密封環(huán)的泄露回收管線上設(shè)置一臺內(nèi)密封環(huán)的泄露回收管線上設(shè)置一臺溫度傳感器溫度傳感器RCP001MT進(jìn)行檢測，進(jìn)行檢測，該管線與一根透明管子連接，根據(jù)該管線與一根透明管子連接，根據(jù)管內(nèi)水位的變化可確定泄漏率管內(nèi)水位的變化可確定泄漏率。l溫度和泄漏率的記錄和報(bào)警在控制室內(nèi)顯示。若溫度高于溫度和泄漏率

59、的記錄和報(bào)警在控制室內(nèi)顯示。若溫度高于70oC或液位高于或液位高于9.22m，就發(fā)出報(bào)警，這時應(yīng)根據(jù)泄露量，就發(fā)出報(bào)警，這時應(yīng)根據(jù)泄露量確定是否檢修密封環(huán)。確定是否檢修密封環(huán)。85 （五）運(yùn)行問題（五）運(yùn)行問題86核電廠運(yùn)行時，應(yīng)注意以下三個方面的問題：核電廠運(yùn)行時，應(yīng)注意以下三個方面的問題： 水力方面水力方面（冷卻劑循環(huán)）；（冷卻劑循環(huán)）； 化學(xué)方面化學(xué)方面（腐蝕和材料的選用）；（腐蝕和材料的選用）； 機(jī)械方面機(jī)械方面（耐壓性能、金屬老化）（耐壓性能、金屬老化）871 1、冷卻劑的循環(huán)、冷卻劑的循環(huán) 壓水堆堆內(nèi)冷卻劑流程：壓水堆堆內(nèi)冷卻劑流程： 壓力容器壓力容器進(jìn)口接管進(jìn)口接管沿壓力沿壓力容

60、器和堆芯吊蘭間容器和堆芯吊蘭間環(huán)腔環(huán)腔向下向下壓壓力容器力容器下封頭下封頭處的下腔室處的下腔室堆芯堆芯支承板支承板，流量分配孔板流量分配孔板和和堆芯下堆芯下柵格板柵格板堆芯上柵格板堆芯上柵格板壓力容壓力容器器出口接管出口接管。1.25%0.25%88一回路冷卻劑對堆芯的沖擊力約等于堆芯本身重力的一回路冷卻劑對堆芯的沖擊力約等于堆芯本身重力的4/3。壓降可以分為兩類：壓降可以分為兩類：（1）與燃料棒和燃料組件格架摩擦的壓頭損失；）與燃料棒和燃料組件格架摩擦的壓頭損失；（2）水流改變流向及通過堆芯多層格板時產(chǎn)生的局部壓頭損失。）水流改變流向及通過堆芯多層格板時產(chǎn)生的局部壓頭損失。在堆芯內(nèi)壓頭損失約