反应堆压力容器与堆芯基础知识
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反应堆压力容器与堆内构件
燃料组件有265根燃料棒，以17×17方式 排列。燃料棒由燃料芯块堆叠、塞紧并 封焊在包壳管中。新燃料棒预先用惰性 气体加压。通常用部分含有可燃毒物 （钆）的低浓缩铀作为燃料。排列中的 24个位置安装有导向管，连接在定位格 架、顶部和底部管嘴上。导向管用于插 入RCCA的吸收棒、测量装置或中子源棒。 否则，应安装阻力塞组件以限制冷却剂 旁流。
CNPEC
EPR核电站简介 核电站简介 -压力容器与堆内构件 压力容器与堆内构件
骆邦其 中广核设计公司 2007.5
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反应堆压力容器与堆内构件
1. 2. 3. 4. 反应堆压力容器 堆内构件 燃料组件和相关构件 仪表和控制
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反应堆压力容器与堆内构件
反应堆压力容器是容纳反应堆的容器，由于它能 够承受较高的压力，所以叫反应堆压力容器。 反应堆压力容器在安全壳的位置见图1，与其 它设备的相对位置见图2。 反应堆压力容器与堆内构件由容器、堆内构件、 控制棒组件、燃料组件等组成。 1. 反应堆压力容器 EPR核电站的反应堆压力容器由16 MN D5材料制 造，EPR核电站的压力容器示意图见图3。压力 容器的参数见表1。
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反应堆压力容器与堆内构件
落入堆芯(见图20)。 在EPR中，所有控制棒组件(RCCA)机械性能相同， 但它们分成五个控制组和一个停堆组。五个控 制组用来控制因功率水平和/或堆芯平均温度 变化引起的反应性变化和轴向偏移变化。停堆 组只用于反应堆停堆或停堆状态，通过全部插 入或全部抽出堆芯来实现。 EPR核电站反应堆由36组控制棒和52组停堆棒组 成。图21给出控制棒组件在堆内的布置图。 （3）阻力塞组件
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反应堆压力容器与堆内构件
（4）上堆芯板、上支撑板和导向管筒 上堆芯板的功能是固定燃料组件；上支撑 板的功能是对燃料组件进行压紧作用， 预防燃料组件在冷却剂的冲击作用下移 动；导向管筒的作用上对导向管进行保 护。堆芯上堆芯板、上支撑板和导向管 筒在压力容器内的位置见图13。 3. 燃料组件和相关构件 （1）燃料组件 EPR使用241个全M5 AFA 3G LE 燃料组件。
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反应堆压力容器与堆内构件
堆内仪表由40个气动球探测器和12个安装在堆内 的自给能中子探测器组成。测量仪表插入导 向管（见图23）。 4. 仪表和控制 堆芯中子通量通过固定的自给能中子探测器 (SPND)实现连续测量，并由气动球探测器实 现间断测量。热电偶测量堆芯出口和压力壳 穹顶的温度。 反应堆压力容器水位测量通过加热和非加热的温 度计水位传感器来实现。
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图9 给压力容 器的定盖
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吊兰 顶部
吊兰 图10 吊兰
吊兰 底部
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图11 堆芯下支承 板、固定点 和流量分配 装置
堆芯下支承板 堆芯下支撑板 固定点
流量分配装置
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图12 重反 射层
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上支撑板
上堆芯板
图13 13 上堆芯板、 上支撑板和 导向管筒
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反应堆压力容器与堆内构件
图4是给出的是900MW核电站制造中的压力容器； 图5是压力容器进口段；图6给出了EPR核电站 压力容器流体流动试验3D图；图7给出了EPR 核电站压力容器下腔室流体流动试验图；图8 给出了压力容器的剖面图。图9给出了压力容 器的顶盖。EPR核电站的压力容器设计寿命是 60年。 2. 堆内构件 EPR反应堆压力容器的构件分为：吊兰、堆芯下 部支撑、重反射层和堆芯上部支撑等。
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反应堆压力容器与堆内构件
(2)堆芯下部支撑板和流量分配装置 堆芯下部支撑板主要是承担燃料的重量；流量分 配装置主要是对进入堆芯的冷却剂进行再分配， 保证带出堆芯热量，图11给出了堆芯下部支撑 板、堆芯下部支撑板在压力容器上的固定点和 流量分配装置。 （3）堆芯重反射层 堆芯重反射层位于堆芯燃料组件和吊兰之间，重 反射层的功能是屏蔽中子，提高压力容器的使 用寿命（见图12）。
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图3 压力容器
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图4 4 制造中的 压力容器
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图5 压力容器 进口段
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图6 反应堆压力容器 流体流动试验内 部3D图 (除去堆 芯，重反射层和 上腔)
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图7 7 压力容器下腔室 实验模型
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图 8 压 力 容 器 的 刨 面 图
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反应堆压力容器与堆内构件
堆外中子通量测量实现从冷态次临界到125%额 定功率范围内的反应堆热中子流密度监测。 所有堆内仪器设备通过外壳顶盖插入反应堆压力 容器(包含顶部固定的仪器)。设计是根据西门 子压水堆核电厂30多年堆内仪器的成功经验来 实现的。 思考题：1）燃料组件放在什么装置上？ 2）燃料组件的上管座上为什么 有弹簧钢板？
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反应堆压力容器与堆内构件
不含RCCA和源棒的控制棒导向套管与阻力塞组 件相匹配。虽然它们不直接参与堆芯反应性 控制，但阻力塞组件应以反应性控制组件来 考虑，因为它们能限制导向管中的旁流。 EPR有两种阻力塞组件，即有仪表和没有仪表的 阻力塞组件。 （4）可燃中子毒物棒 含有可燃中子毒物毒化燃料棒(含有钆氧化物(氧 化钆)的低浓缩铀)的几种燃料组件用于燃料 管理的每个循环。通过吸收中子，钆可以降
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ERROR: undefined OFFENDING COMMAND: 263.277008fB STACK:
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反应堆压力容器与堆内构件
3）燃料棒内是否全部 是燃料？ 4）导向管的功能是什么？
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图1 压力容器在安全壳内的位置
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带钢复面的双层安全壳 CNPEC CNPEC
严重事故堆芯捕集 器
图2 反应堆压力容器与其 它设备的相对位置
严重事故专用 热量导出系统
IRWST
4 个系列 的专用安 全设施
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反应堆压力容器与堆内构件
表1压力容器的主要参数
4.87 5.75 7.47 10.53 13.105 23.4/17.6 351 405/115.5
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容器筒体内径 (m) 法兰外径 (m) 管嘴外端面处的容器直径 (m) 容器下部筒体的总高度(m) 总高度(m) 设计压力/试验压力（MPa） 设计温度（℃） RPV本体重量 /顶盖重量(t)
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反应堆压力容器与堆内构件
(1) 吊兰 吊兰是位于堆芯和压力容器之间的一个圆柱型筒 体。吊兰的功能是： －使温度较低的冷却剂通过吊兰与压力容器之间 形成的下降段进入堆芯，屏蔽泄漏中子和保持 低的压力容器温度； －保持有足够的冷却剂流入和流出堆芯。 因此，吊兰是保证冷却剂进入和流出堆芯的重要 设备，图10给出了吊兰在压力容器内的位置示 意图。
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反应堆压力容器与堆内构件
低部分堆芯过剩反应性，因此反应堆含硼量可降 低到慢化剂温度系数为负时的浓度。 此外，鉴于可燃中子毒物直接与燃料混合，它并 不占阻力塞管。因此，RCCA、中子源棒、仪 表均可安装在一个毒化的燃料组件中。 （5）中子源组件 中子源组件 EPR核电站的中子源组分为初级和次级两种中子 源。初级中子源为反应堆堆芯的启动提供激 发能，其强度大概为1.5109n/s （见图22） 。 （6）仪表
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反应堆压力容器与堆内构件
燃料组件由下管座、交混格架、定位格架、燃料 棒、导向管、上管座等组成。 燃料组件图见图14；燃料组件的下管座见图15； 交混格架和定位格架见图16；燃料棒见图17； （控制棒）导向管见图18；上管座见图19。 （2）控制棒组件 控制棒组件(RCCA)可实现反应堆控制。它们具有 停堆能力，实现对温度引起的反应性微小偏移 的控制。在反应堆停堆时，控制棒仅依靠重力
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燃料组件有265根燃料棒，以17×17方式 排列。燃料棒由燃料芯块堆叠、塞紧并 封焊在包壳管中。新燃料棒预先用惰性 气体加压。通常用部分含有可燃毒物 （钆）的低浓缩铀作为燃料。排列中的 24个位置安装有导向管，连接在定位格 架、顶部和底部管嘴上。导向管用于插 入RCCA的吸收棒、测量装置或中子源棒。 否则，应安装阻力塞组件以限制冷却剂 旁流。
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EPR核电站简介 核电站简介 -压力容器与堆内构件 压力容器与堆内构件
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1. 2. 3. 4. 反应堆压力容器 堆内构件 燃料组件和相关构件 仪表和控制
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反应堆压力容器是容纳反应堆的容器，由于它能 够承受较高的压力，所以叫反应堆压力容器。 反应堆压力容器在安全壳的位置见图1，与其 它设备的相对位置见图2。 反应堆压力容器与堆内构件由容器、堆内构件、 控制棒组件、燃料组件等组成。 1. 反应堆压力容器 EPR核电站的反应堆压力容器由16 MN D5材料制 造，EPR核电站的压力容器示意图见图3。压力 容器的参数见表1。
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反应堆压力容器与堆内构件
落入堆芯(见图20)。 在EPR中，所有控制棒组件(RCCA)机械性能相同， 但它们分成五个控制组和一个停堆组。五个控 制组用来控制因功率水平和/或堆芯平均温度 变化引起的反应性变化和轴向偏移变化。停堆 组只用于反应堆停堆或停堆状态，通过全部插 入或全部抽出堆芯来实现。 EPR核电站反应堆由36组控制棒和52组停堆棒组 成。图21给出控制棒组件在堆内的布置图。 （3）阻力塞组件
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（4）上堆芯板、上支撑板和导向管筒 上堆芯板的功能是固定燃料组件；上支撑 板的功能是对燃料组件进行压紧作用， 预防燃料组件在冷却剂的冲击作用下移 动；导向管筒的作用上对导向管进行保 护。堆芯上堆芯板、上支撑板和导向管 筒在压力容器内的位置见图13。 3. 燃料组件和相关构件 （1）燃料组件 EPR使用241个全M5 AFA 3G LE 燃料组件。
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反应堆压力容器与堆内构件
堆内仪表由40个气动球探测器和12个安装在堆内 的自给能中子探测器组成。测量仪表插入导 向管（见图23）。 4. 仪表和控制 堆芯中子通量通过固定的自给能中子探测器 (SPND)实现连续测量，并由气动球探测器实 现间断测量。热电偶测量堆芯出口和压力壳 穹顶的温度。 反应堆压力容器水位测量通过加热和非加热的温 度计水位传感器来实现。
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图9 给压力容 器的定盖
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吊兰 顶部
吊兰 图10 吊兰
吊兰 底部
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图11 堆芯下支承 板、固定点 和流量分配 装置
堆芯下支承板 堆芯下支撑板 固定点
流量分配装置
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图12 重反 射层
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上支撑板
上堆芯板
图13 13 上堆芯板、 上支撑板和 导向管筒
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反应堆压力容器与堆内构件
图4是给出的是900MW核电站制造中的压力容器； 图5是压力容器进口段；图6给出了EPR核电站 压力容器流体流动试验3D图；图7给出了EPR 核电站压力容器下腔室流体流动试验图；图8 给出了压力容器的剖面图。图9给出了压力容 器的顶盖。EPR核电站的压力容器设计寿命是 60年。 2. 堆内构件 EPR反应堆压力容器的构件分为：吊兰、堆芯下 部支撑、重反射层和堆芯上部支撑等。
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(2)堆芯下部支撑板和流量分配装置 堆芯下部支撑板主要是承担燃料的重量；流量分 配装置主要是对进入堆芯的冷却剂进行再分配， 保证带出堆芯热量，图11给出了堆芯下部支撑 板、堆芯下部支撑板在压力容器上的固定点和 流量分配装置。 （3）堆芯重反射层 堆芯重反射层位于堆芯燃料组件和吊兰之间，重 反射层的功能是屏蔽中子，提高压力容器的使 用寿命（见图12）。
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图3 压力容器
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图4 4 制造中的 压力容器
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图5 压力容器 进口段
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图6 反应堆压力容器 流体流动试验内 部3D图 (除去堆 芯，重反射层和 上腔)
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图7 7 压力容器下腔室 实验模型
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图 8 压 力 容 器 的 刨 面 图
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反应堆压力容器与堆内构件
堆外中子通量测量实现从冷态次临界到125%额 定功率范围内的反应堆热中子流密度监测。 所有堆内仪器设备通过外壳顶盖插入反应堆压力 容器(包含顶部固定的仪器)。设计是根据西门 子压水堆核电厂30多年堆内仪器的成功经验来 实现的。 思考题：1）燃料组件放在什么装置上？ 2）燃料组件的上管座上为什么 有弹簧钢板？
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反应堆压力容器与堆内构件
不含RCCA和源棒的控制棒导向套管与阻力塞组 件相匹配。虽然它们不直接参与堆芯反应性 控制，但阻力塞组件应以反应性控制组件来 考虑，因为它们能限制导向管中的旁流。 EPR有两种阻力塞组件，即有仪表和没有仪表的 阻力塞组件。 （4）可燃中子毒物棒 含有可燃中子毒物毒化燃料棒(含有钆氧化物(氧 化钆)的低浓缩铀)的几种燃料组件用于燃料 管理的每个循环。通过吸收中子，钆可以降
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ERROR: undefined OFFENDING COMMAND: 263.277008fB STACK:
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反应堆压力容器与堆内构件
3）燃料棒内是否全部 是燃料？ 4）导向管的功能是什么？
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图1 压力容器在安全壳内的位置
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带钢复面的双层安全壳 CNPEC CNPEC
严重事故堆芯捕集 器
图2 反应堆压力容器与其 它设备的相对位置
严重事故专用 热量导出系统
IRWST
4 个系列 的专用安 全设施
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反应堆压力容器与堆内构件
表1压力容器的主要参数
4.87 5.75 7.47 10.53 13.105 23.4/17.6 351 405/115.5
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容器筒体内径 (m) 法兰外径 (m) 管嘴外端面处的容器直径 (m) 容器下部筒体的总高度(m) 总高度(m) 设计压力/试验压力（MPa） 设计温度（℃） RPV本体重量 /顶盖重量(t)
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(1) 吊兰 吊兰是位于堆芯和压力容器之间的一个圆柱型筒 体。吊兰的功能是： －使温度较低的冷却剂通过吊兰与压力容器之间 形成的下降段进入堆芯，屏蔽泄漏中子和保持 低的压力容器温度； －保持有足够的冷却剂流入和流出堆芯。 因此，吊兰是保证冷却剂进入和流出堆芯的重要 设备，图10给出了吊兰在压力容器内的位置示 意图。
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反应堆压力容器与堆内构件
低部分堆芯过剩反应性，因此反应堆含硼量可降 低到慢化剂温度系数为负时的浓度。 此外，鉴于可燃中子毒物直接与燃料混合，它并 不占阻力塞管。因此，RCCA、中子源棒、仪 表均可安装在一个毒化的燃料组件中。 （5）中子源组件 中子源组件 EPR核电站的中子源组分为初级和次级两种中子 源。初级中子源为反应堆堆芯的启动提供激 发能，其强度大概为1.5109n/s （见图22） 。 （6）仪表
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CNቤተ መጻሕፍቲ ባይዱEC
反应堆压力容器与堆内构件
燃料组件由下管座、交混格架、定位格架、燃料 棒、导向管、上管座等组成。 燃料组件图见图14；燃料组件的下管座见图15； 交混格架和定位格架见图16；燃料棒见图17； （控制棒）导向管见图18；上管座见图19。 （2）控制棒组件 控制棒组件(RCCA)可实现反应堆控制。它们具有 停堆能力，实现对温度引起的反应性微小偏移 的控制。在反应堆停堆时，控制棒仅依靠重力