反应堆结构-2.ppt

反应堆结构,核岛调试处,目录,压水堆结构概述 反应堆压力容器 堆内构件 堆芯结构 控制棒组件 控制棒驱动机构 堆内测量装置 反应堆本体运行问题,1. 压水堆结构概述,反应堆的功能,堆芯是核反应堆的心脏，是实现持续链式核裂变反应的区域 确保堆芯能按核设计要求进行安全的可控的链式反应； 确保核裂变释放的热量能按热工水力设计要求有效地导出； 实现三道屏障的前两道屏障,1. 压水堆结构概述,堆芯功率应尽量均匀，以便使堆芯有最大的功率输出； 尽量减少堆芯内不必要的中子吸收材料，以提高中子经济性； 有最佳的冷却剂流量分配和最小的流动阻力； 有较长的堆芯寿命，以适当减少换料操作次数； 堆芯结构紧凑，换料操作简易方便堆芯设计应满足的基本要求,1. 压水堆结构概述,压力容器（俗称压力壳） Reactor Pressure Vessel (RPV) 堆芯 (Core) 堆内构件 (Reactor Vessel Internals) 控制棒驱动机构 Control Rod Drive Mechanism（CRDM),反应堆本体主要包括：,1. 压水堆结构概述,,,1. 压水堆结构概述,堆芯的重量由下栅格板承受 下栅格板由堆芯支撑柱承重 支撑柱的力传递到堆芯支撑板 堆芯支撑板通过吊篮传递给压力容器上法兰 上部构件的重量通过导向管支撑板传递给压力容器上法兰 压力容器的重力通过管嘴下部传递给基础 吊篮断裂则由二次支撑组件承重,力的传递了解各个部件的功能,1. 压水堆结构概述,冷端双端断裂后吊篮的变形,1. 压水堆结构概述,其它,吊篮还用于建立一回路的流向通道 围板、吊篮、热屏用于降低RPV的辐照水平,1. 压水堆结构概述,常用词汇,压力容器：Reactor Pressure Vessel (RPV) 堆芯 ：Core 堆内构件 : Reactor Vessel Internals 控制棒驱动机构: Control Rod Drive Mechanism（CRDM) 顶盖：Monobloc Closure Head 排气管：Vent Pipe 吊篮：Core Barrel 围板：Baffle 支撑板：Core Support Forging 下栅格板：Lower Core Plate 流量分配孔板：Diffuser Plate 热屏：Thermal Shield 二次支撑组件：Secondary Support assembly,2.反应堆压力容器,安全一级设备，规范等级为一级，抗震类别为I类,质保要求为核级（H级）。

反应堆压力容器的设计、制造、安装和试验应与其安全功能相适应，采用公认法规和标准时，应对其进行评价，保证满足反应堆压力容器的安全功能 在设计、制造、安装和试验中，必须使异常泄漏、裂纹快速扩展及破坏的概率降低到最小 应能承受各种工况下的静态和动态载荷，并保持其结构完整性2.反应堆压力容器,包容反应堆堆芯燃料组件，固定、支承堆内构件，确保燃料组件按规定位置在堆芯内支撑和定位；确保冷却剂按规定流道畅通无阻，将热量带出反应堆 作为一回路的一部分，压力容器是冷却剂与外界的压力边界它需要承受堆芯核裂变强γ放射性、中子的辐照及冷却剂的高温、高压载荷，还需要承受控制棒可能发生的撞击和一回路管道传递的力压力容器的承压密封可以避免放射物质外逸 与堆内构件一起，作为生物屏蔽对工作人员起防护作用 利用压力容器顶部和底部的控制棒驱动机构、测量装置，控制反应堆，监测堆芯温度、中子通量密度2.1 反应堆压力容器的作用,2.反应堆压力容器,压力容器属于在核电站寿期内不更换的设备，在运行中压力容器被中子活化后具有强放射性，无法对其进行近距离检查和维修，因此电站堆压力容器使用寿命要求不少于40年2.反应堆压力容器,材料应具有高度的完整性 保证材质纯度 很好的渗透性、小的偏析 成分和性能的均匀性 很好的可焊性 材料应具有适当的强度和足够的韧性 防止脆性断裂的根本途径是韧性（材料抗裂纹扩展的能力） 脆性断裂是最严重的失效形式 材料应具有低的辐照敏感性 辐照提高了强度，降低了塑性，因而加剧脆性破坏的可能性，应控制和降低材料的辐照催化倾向 导热性能好 便于加工制造、成本低廉,2.2 压力容器选材原则,2.反应堆压力容器,核压力容器的工况虽然苛刻，但使用的材料并不特殊，也是由工程通用材料派生的。

普遍选用的是低合金钢——锰-钼系列 C≤0.25 %、Mn:1.15～1.5 %、Mo:～0.6 %、Ni:0.4～1.0 %其余为Fe 良好的导热性； 很好的可焊性 脆性转变温度较低；（一般在-30℃至5℃） 抗辐照脆化能力； 便于加工，成本较低 改善低合金钢抗辐照脆化能力的主要措施有： 严格限制铜和磷这两个主要的有害元素（Cu0.10%,P0.012%） 添加少量铝、钒、铬、钼、镍等元素，减少钢的辐照损伤,2.3 压力容器的材料,2.反应堆压力容器,压力容器的顶盖由上封头球冠和顶盖法兰焊接而成 顶盖法兰 端部圆周上开有均匀布置的螺栓孔,58个，并且法兰支承面上有二道放置密封环用的槽球冠面 3只吊耳 设有61个的控制棒驱动机构的管座 4个温度测量引出管座 1根排气管,管座材料：因科镍 管座形状：杯形座 管座组成：套管和法兰,2.反应堆压力容器,2.4 顶盖（Monobloc Closure Head),2.反应堆压力容器,2.5 堆容器本体,,堆容器本体从上而下由： l 容器下法兰（Vessel Flange) l 一个外法兰(External Seal Ledge) l 管嘴直管段（Nozzle Shell) l 进出口管嘴（Nozzle) l 堆芯筒体(Core Shell) l 一节过渡段(Bottom Torus) l 一只半球形下封头（Lower Dome),,一二期比较： 少了一个筒体管节,2.反应堆压力容器,2.5.1 下法兰 Vessel Flange,在法兰上，为装58只锁紧螺栓钻有58个未穿透的螺纹。

下法兰还包括有： 与反应堆容器顶盖匹配的不锈钢支承面，反应堆容器的密封由两个特殊设计的、连在顶盖法兰上的O形密封环来保证 一根泄漏探测管 一个支承台肩，用来支承堆内构件 四个键槽，用来对准反应堆容器顶盖和堆内构件,2.反应堆压力容器,2.5.2 密封结构-0型环(O Ring or Gasket),为了确保安全运行，防止放射性冷却剂外泄，在压力容器顶盖和筒体法兰连接处设置有内外两道同心的“O”形环进行密封 “O”形密封环由不锈钢管或镍基合金管制成2.反应堆压力容器,,2.反应堆压力容器,2.5.2 密封结构-0型环,2.5.2 密封结构-0型环,为随时观察密封装置的可靠性，在两道“O”形环之间设有泄漏监督警报装置，以便及时发现泄漏，并进行处理——一根泄漏探测管 这根管子倾斜穿过上法兰后，头部露出在两只O形密封环之间的支承面上. 内密封环的泄漏是由引漏管线上的一台温度传感器进行探测 当反应堆在额定功率下稳定运行时，内密封环不允许泄漏；在启动和停堆时，内密封环允许的最大泄漏率为20L／h2.反应堆压力容器,2.反应堆压力容器,2.5.3 外法兰 External Seal Ledge,压力容器本体外侧法兰下部还有一个法兰。

此法兰在堆顶换料水池充水前，用一个环形密封板搭在它与池底面上就能起到对堆坑的密封作用，防止堆顶换料水池充水时堆坑进水2.反应堆压力容器,2.5.3 管嘴 Nozzle,用于将压力容器的重量传递到基础上 进口管嘴与吊篮配合形成冷管段通道 出口管嘴与吊篮开孔配合形成热管段通道,2.反应堆压力容器,过渡段把半球形的下封头和容器的筒体段联接起来 由热轧钢板锻压成半球形封头 下封头上装有50根因科镍导向套管，为堆内中子通量测量系统提供导向 利用部分穿透焊工艺将导向套管焊在下封头内2.5.4 过渡段及下封头Bottom Torus/ Lower Dome,导向装置-径向支承块,壁焊有4个周向分布的径向支承块（槽），与吊篮相对应的径向支承键相配，限制吊篮径向和周向摆动 径向支承块上装有可调整的U形块，以便在现场安装时调整配和尺寸2.反应堆压力容器,3. 堆内构件,堆芯下部支撑结构 lower internal 堆芯上部支撑结构 upper internal 压紧弹簧 hold down spring 测量支承结构,在最初组装和换料时，上部堆芯支承结构是作为一个整体安装和卸出的 在所有燃料组件卸出以后，下部堆芯支承结构也可以作为一个整体卸出。

下部堆芯支承结构一般只有在作反应堆容器监视时才卸出组成：,3. 堆内构件,堆内构件的主要功能如下：,为反应堆冷却剂提供流道； 为压力容器提供屏蔽，使其免受或少受堆芯中子辐射的影响； 固定监督用的辐照样品； 为燃料组件提供支撑和压紧； 为棒束控制组件和传动轴以及上下堆内测量装置提供机械导向； 平衡机械载荷和水力载荷； 确保堆容器顶盖内的冷却水循环，以便顶盖保持一定的温度堆内构件的设计要求,保证： 在正常工况下为堆芯提供均匀的冷却剂分配； 在事故工况下，堆芯几何形状的变化被限制在不会使其丧失适当的冷却能力的范围内； 即使在最大的假想事故情况下，堆芯几何形状的变化被限制在不使其临界或次临界的堆芯形状受到严重破坏的范围内堆内构件的设计考虑了能经受各种运行工况并考虑各种载荷3. 堆内构件,3.1 堆芯下部支撑结构,堆芯吊篮组件(含堆芯支承板) 热中子屏蔽 堆芯围板组件 堆芯下栅格板 流量分配孔板 堆芯二次支承和测量通道,,,,,,,,,(1)堆芯吊篮组件 Barrel,上部加固环,其作用是将堆芯下部支撑结构的重量及其承受的载荷传递给压力容器筒体的上法兰 焊接到加固环上去的环段 焊接到堆芯吊篮下环段上去的堆芯支承板 一块多孔板，锻件 承担堆芯组件的全部重量 开有圆孔，以便冷却剂流入堆芯 也开有安装支承柱的孔,,加固环,,环段,,,,吊篮上法兰端面上有螺孔，供堆内构件吊具与吊篮组件连接用，当压力容器进行在役检查或新堆内构件装入压力容器时，用吊具将其由压力容器吊至存放架存放或吊入压力容器内。

2)热屏蔽(Segmented Neutron Shield),热屏蔽的布置：由四块不锈钢板组合成不连续的圆筒形，在反应堆中心轴的四个象限位置上，直接用螺钉连接在堆芯吊篮外壁上 作用：虽然堆芯吊篮的厚度已能为压力容器提供对堆芯快中子的辐照防护，而借助热屏蔽可在辐照最大区域(距压力容器壁最近的堆芯四角)加强这种防护辐照样品监督管焊在热屏蔽的外侧 反应堆容器材料放在辐照样品监督管内，靠特殊工具取回，而不必拆卸下部堆芯支承结构如果适当加大压力容器的内径，使堆芯与压力容器之间水层加厚，并选用耐辐照性能较好的压力容器材料，则可考虑不设热屏蔽2)热屏蔽,(3)流量分配孔板 Diffuser Plate,安装在堆芯下栅格板与吊兰底板之间，是一块比较薄的板，上面开了许多孔 作用：用于分配进入堆芯的冷却剂流量，使冷却剂能够根据物理及热工方面提出的要求合理的流进各燃料组件内4)堆芯下栅格板,直接支承整个堆芯的重量并且给燃料组件的下管座定位，确保燃料组件之间的间隙，因此对表面平面度要求十分严格； 在板面上按座装燃料组件的要求：装上157对定位销，以使燃料组件在堆芯中的横向位置被固定下来； 比较薄，且开有157×4个流通冷却剂的圆孔； 100t的燃料组件座装在它的上面，产生很大的铙度，因此必须用一定数量的支撑柱。

作用在堆芯下栅格板上的力通过下述两种途径传递给堆芯吊篮: 通过周边支承在一个与堆芯吊篮环段相焊接的圆环上； 通过支承柱将力分配到堆芯吊篮的支承板上5)堆芯围板组件,堆芯围板组件确立了堆芯燃料区的边界 围板组件是由几十块围板（垂直板）组成的曲折形限流板，和轴向的8层辐板（水平加强板）用螺钉联接而成 整个围板组件按对中要求，用螺钉、圆柱销将其固定在吊篮筒体内壁上它处于堆芯上、下板之间，将堆芯围住，并保证边缘的燃料组件与。