第三章-压水堆核电厂课件.ppt

1 21 1压水堆以轻水作慢化剂及冷却剂，反应堆体积小，建设压水堆以轻水作慢化剂及冷却剂，反应堆体积小，建设周期短造价较低周期短造价较低2 2压水堆采用低富集度铀作燃料，铀的浓缩技术已经过关压水堆采用低富集度铀作燃料，铀的浓缩技术已经过关3 3压水堆核电厂有放射性的一回路系统与二回路系统相分压水堆核电厂有放射性的一回路系统与二回路系统相分开，放射性冷却剂不会进入回路而污染汽轮机，运行、开，放射性冷却剂不会进入回路而污染汽轮机，运行、维护方便，需要处理的放射惮废气、废水、废物量较少维护方便，需要处理的放射惮废气、废水、废物量较少我国正在运行的核电机组（除秦山三期）全部为压水堆堆型，我国正在运行的核电机组（除秦山三期）全部为压水堆堆型，作为一种技术相当成熟的堆型，具有以下特点：作为一种技术相当成熟的堆型，具有以下特点： 3压水堆主要运行参数压水堆主要运行参数 4教学内容教学内容本章将以大亚湾核电厂为例，详细介绍本章将以大亚湾核电厂为例，详细介绍压水反应堆本体结构：压水反应堆本体结构：堆芯组件：核燃料组件控制棒组件堆芯功能组件；堆芯组件：核燃料组件控制棒组件堆芯功能组件；堆内构件及其作用：上下支承组件，压紧弹簧组件，导向管堆内构件及其作用：上下支承组件，压紧弹簧组件，导向管反应堆压力容器的结构、选材和运行特点反应堆压力容器的结构、选材和运行特点控制棒驱动机构的结构和工作原理；控制棒驱动机构的结构和工作原理；堆内测量支承结构堆内测量支承结构安全壳结构及系统功能安全壳结构及系统功能 5大亚湾核电厂简介大亚湾核电厂简介 63.1 压水堆堆芯（压水堆堆芯（reactor core）堆芯设计满足的一般要求：堆芯设计满足的一般要求：1 1 堆芯功率分布尽量均匀，以便堆芯有最大的功率输出堆芯功率分布尽量均匀，以便堆芯有最大的功率输出2 2 尽量减少堆芯内不必要的中子吸收材料，提高中子经济尽量减少堆芯内不必要的中子吸收材料，提高中子经济性性3 3 要有最佳的冷却剂流量分配和最小的流动阻力要有最佳的冷却剂流量分配和最小的流动阻力4 4 有较长的堆芯寿命，适当的减少换料操作次数有较长的堆芯寿命，适当的减少换料操作次数5 5 堆芯结构紧凑，换料要简易方便。

堆芯结构紧凑，换料要简易方便 7典型压水堆压力容器与堆芯结构原理图典型压水堆压力容器与堆芯结构原理图 8堆芯横截面图堆芯横截面图 9压压水水堆堆纵纵剖剖面面图图 10压水堆燃料管理压水堆燃料管理 11 12压水堆堆芯组件压水堆堆芯组件核燃料组件核燃料组件棒束控制棒组件棒束控制棒组件可燃毒物组件可燃毒物组件中子源组件中子源组件阻力塞组件阻力塞组件 13核燃料组件核燃料组件采用无盒、带指形控制组件的采用无盒、带指形控制组件的棒束型燃料组件棒束型燃料组件主要结构：燃料棒骨架主要结构：燃料棒骨架 骨架（书）：上下管座，骨架（书）：上下管座，8 8 层定位格架，导向管层定位格架，导向管采用采用171717=289=264+24+1 17=289=264+24+1 正正方形排列方形排列 14 15棒状燃料元件棒棒状燃料元件棒结构组成结构组成选材原则：限制燃料和包壳选材原则：限制燃料和包壳 的使用温度的使用温度包壳的作用以及选材特点包壳的作用以及选材特点 机械强度；第一道屏障机械强度；第一道屏障 燃料芯块结构特点燃料芯块结构特点锆氢反应？任何防止？锆氢反应？任何防止？1 21 2集气空腔盒充填气体作用：集气空腔盒充填气体作用： 轴向空腔和径向间隙作用，轴向空腔和径向间隙作用， 预冲压氦气技术作用预冲压氦气技术作用 16芯块的结构特点芯块的结构特点芯块的结构特点芯块的结构特点结构尺寸：圆柱体形结构尺寸：圆柱体形何谓何谓“环脊环脊” 现象现象为何采用碟形加倒角的为何采用碟形加倒角的结构形式结构形式如何防止辐照肿胀的破如何防止辐照肿胀的破坏：坏： 1 1碟形加倒角碟形加倒角 2 2制孔剂制孔剂芯块密度的选择芯块密度的选择 17 18燃料元件包壳燃料元件包壳燃料元件包壳燃料元件包壳材料：材料： 锆锆4 4 合金合金燃料元件包壳壁厚的选择燃料元件包壳壁厚的选择 结构强度结构强度 化学，腐蚀化学，腐蚀 一定的安全裕度一定的安全裕度包壳内壁与燃料芯块的径向间隙包壳内壁与燃料芯块的径向间隙包壳内壁与燃料芯块的径向间隙包壳内壁与燃料芯块的径向间隙 大小与间隙的导热系数大小与间隙的导热系数大小与间隙的导热系数大小与间隙的导热系数有密切关系，是影响芯块温度的重要因素，同时芯块的有密切关系，是影响芯块温度的重要因素，同时芯块的有密切关系，是影响芯块温度的重要因素，同时芯块的有密切关系，是影响芯块温度的重要因素，同时芯块的各种特性如导热系数，裂变气体的释放，蠕变和塑性形各种特性如导热系数，裂变气体的释放，蠕变和塑性形各种特性如导热系数，裂变气体的释放，蠕变和塑性形各种特性如导热系数，裂变气体的释放，蠕变和塑性形变等也都随温度变化。

变等也都随温度变化变等也都随温度变化变等也都随温度变化 19“骨架骨架”结构结构定位格架定位格架控制棒导管控制棒导管中子通量测量导管中子通量测量导管上管座上管座下管座下管座 20定位格架定位格架8 8 层定位格架的作用层定位格架的作用材料及结构特点材料及结构特点混流翼混流翼 21 22控制棒导向管控制棒导向管材料：锆材料：锆4 4合金合金作用：为控制棒插入抽出提供导向通道作用：为控制棒插入抽出提供导向通道结构特点：结构特点： 锥形缓冲段，锥形缓冲段， 流水孔流水孔中子通量测量管中子通量测量管材料：锆材料：锆4 4合金合金作用：作用： 23下管座下管座上管座上管座 24 25控制棒组件控制棒组件结构组成：结构组成：2424跟吸收剂棒星形架跟吸收剂棒星形架组件数目保证：组件数目保证： 卡棒准则，功率卡棒准则，功率分布，弹棒事故分布，弹棒事故 26控制棒组件控制棒组件 27星形架星形架结构特点：毂环，翼片，指形连接柄结构特点：毂环，翼片，指形连接柄 28吸收剂棒吸收剂棒 黑棒黑棒 灰棒灰棒 材料材料 银铟镉银铟镉 不锈钢不锈钢 结构：结构： 二者相似二者相似黑棒束控制组件：黑棒束控制组件：2424根黑棒根黑棒灰棒束控制组件：灰棒束控制组件：8 8根黑棒根黑棒1616根灰棒根灰棒 29堆芯相关组件堆芯相关组件可燃毒物组件，初级中子源组件，次级中子源组件，可燃毒物组件，初级中子源组件，次级中子源组件，阻力塞组件阻力塞组件结构上的共同点：结构上的共同点： 支承结构：一个压紧组件形成的支承结构支承结构：一个压紧组件形成的支承结构 24 24 根棒束根棒束 30压紧组件压紧组件轭板、弹簧导向筒、底板、内外两圈螺旋弹簧、轭板、弹簧导向筒、底板、内外两圈螺旋弹簧、销钉销钉304 304 不锈钢材料不锈钢材料 31可燃毒物组件可燃毒物组件作用：用于第一燃料循环，降低硼浓度，作用：用于第一燃料循环，降低硼浓度，半尺慢化剂的半尺慢化剂的负温度系数负温度系数可燃毒物材料：硼玻璃管（可燃毒物材料：硼玻璃管（B B2 2O O3 3+SiO+SiO2 2）初装料：初装料：484812(12(棒棒) )181816(16(棒棒)+2)+216=89616=896第一次换料时全部卸出，换阻力塞组件第一次换料时全部卸出，换阻力塞组件 32中子源组件中子源组件作用：作用： 1 1 提高中子通量水平提高中子通量水平 2 2 点火点火初级中子源初级中子源 结构与材料：锎结构与材料：锎 初装料情况初装料情况次级中子源次级中子源 结构与材料：锑、铍结构与材料：锑、铍 初装料情况初装料情况 33阻力塞组件阻力塞组件作用：作用：304304不锈钢材料不锈钢材料初装料情况初装料情况前述各种堆芯相关组件都含有前述各种堆芯相关组件都含有中子源组件，只有阻力塞中子源组件，只有阻力塞组件全部是阻力塞组件组件全部是阻力塞组件 34堆芯组件小结（堆芯组件小结（1）核燃料组件控制棒组件堆芯相关组件核燃料组件控制棒组件堆芯相关组件 核燃料组件：燃料元件棒骨架结构核燃料组件：燃料元件棒骨架结构 燃料元件棒：燃料芯块，包壳，端塞，压紧弹簧燃料元件棒：燃料芯块，包壳，端塞，压紧弹簧 骨架：上下管座，定位格架，控制棒导管，中子测量骨架：上下管座，定位格架，控制棒导管，中子测量 控制棒组件控制棒组件：吸收剂棒星形架吸收剂棒星形架 吸收剂棒：黑棒，灰棒，结构材料吸收剂棒：黑棒，灰棒，结构材料 星形架：中心毂环，翼片，夹持指状物星形架：中心毂环，翼片，夹持指状物 35堆芯组件小结（堆芯组件小结（2） 堆芯相关组件：堆芯相关组件：可燃毒物棒组件，中子源组件，阻力塞组件 结构：结构： 压紧组件压紧组件2424根棒束根棒束可燃毒物组件：作用，可燃毒物组件：作用， 材料材料中子源组件：中子源组件： 初级中子源次级中子源，作用，材料初级中子源次级中子源，作用，材料阻力塞组件阻力塞组件; ; 作用，材料作用，材料 36大亚湾核电厂首次装料堆芯相关组件种类以及数量大亚湾核电厂首次装料堆芯相关组件种类以及数量大亚湾核电厂首次装料堆芯相关组件种类以及数量大亚湾核电厂首次装料堆芯相关组件种类以及数量 37名词术语名词术语reactor vessel reactor vessel core barrelcore barrelfuel assembly/element fuel assembly/element thermal shieldthermal shieldbafflebaffleformerformerhold down springhold down springgrid assemblygrid assembly 38Top/bottom nozzleTop/bottom nozzlecontrol rod guide tubecontrol rod guide tubedowncomerdowncomercontrol rod drive mechanismscontrol rod drive mechanismsburnable/burnout poisonburnable/burnout poisonresistance plug resistance plug neutron sourceneutron sourcefuel cladfuel cladfuel pinfuel pin 39反应堆堆内构件反应堆堆内构件堆内构件包括：堆芯下部支承结构，堆芯上部支承堆内构件包括：堆芯下部支承结构，堆芯上部支承结构，控制棒束导向管和压紧弹簧组成。

结构，控制棒束导向管和压紧弹簧组成功能：功能： 1 1 为冷却剂提供流道为冷却剂提供流道2 2 为压力容器提供屏蔽为压力容器提供屏蔽3 3 为燃料组件提供支承和压紧为燃料组件提供支承和压紧4 4 固定监督用的辐照样品固定监督用的辐照样品5 5 为棒束控制组件和传动轴以及上下堆芯测量装置提供机械导向为棒束控制组件和传动轴以及上下堆芯测量装置提供机械导向6 6 平衡机械载荷和水力载荷平衡机械载荷和水力载荷7 7 确保堆芯容器顶盖内的冷却水循环，以便顶盖保持一定的温度确保堆芯容器顶盖内的冷却水循环，以便顶盖保持一定的温度 40下部支承组件吊篮组件下部支承组件吊篮组件1 1 吊篮筒体吊篮筒体2 2 下栅板组件下栅板组件3 3 围板幅板组件围板幅板组件4 4 热屏蔽组件热屏蔽组件5 5 防断支承组件防断支承组件 41堆芯下部支撑结构堆芯下部支撑结构 42堆芯上部支撑结构堆芯上部支撑结构堆芯堆芯 上栅格板上栅格板堆芯上部支承柱堆芯上部支承柱棒束控制导向筒棒束控制导向筒上部支承板上部支承板 43堆芯上部支撑结构堆芯上部支撑结构 44控制棒驱动机构控制棒驱动机构控制棒驱动机构是反应堆的重要动作部件，通过它的动作带动控制棒控制棒驱动机构是反应堆的重要动作部件，通过它的动作带动控制棒组件在堆芯内提升和下降，以实现反应堆的启动，功率调节（调组件在堆芯内提升和下降，以实现反应堆的启动，功率调节（调节棒），停堆和事故情况下的安全控制（安全棒）。