反应堆结构讲解

2007年11月
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1. 压水堆结构概述 SUE/SNI
堆芯设计应满足的基本要求
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。
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2.反应堆压力容器 SUE/SNI
2.2 压力容器选材原则
• 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
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
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1. 压水堆结构概述 SUE/SNI
冷端双端断裂后吊篮的变形
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其它
1. 压水堆结构概述 SUE/SNI
流量分配孔板：Diffuser Plate
热屏：Thermal Shield
二次支撑组件：Secondary Support assembly
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2.反应堆压力容器 SUE/SNI
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）。
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1. 压水堆结构概述 SUE/SNI
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
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• 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。
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2.反应堆压力容器 SUE/SNI
2.1 反应堆压力容器的作用
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。
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
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1. 压水堆结构概述 SUE/SNI
常用词汇
压力容器：Reactor Pressure Vessel (RPV)
堆芯 ：Core
堆内构件 : Reactor Vessel Internals
Control Rod Drive Mechanism（CRDM)
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1. 压水堆结构概述 SUE/SNI
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反应堆结构
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目录
1. 压水堆结构概述 2. 反应堆压力容器 3. 堆内构件 4. 堆芯结构 5. 控制棒组件 6. 控制棒驱动机构 7. 堆内测量装置 8. 反应堆本体运行问题
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• 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
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2.反应堆压力容器 SUE/SNI
2.3 压力容器的材料
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1. 压水堆结构概述 SUE/SNI
力的传递了解各个部件的功能
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
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
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。
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2.反应堆压力容器 SUE/SNI
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。
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1. 压水堆结构概述 SUE/SNI
反应堆本体主要包括：
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