第3章 核反应堆结构和材料 核工程原理课件
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反应堆堆内构件包括吊篮部件、压紧部件、 堆内温度测量系统和中子通量测量管等。 其作用：
（1）定位、压紧堆芯燃料组件、控制棒组件、 可燃毒物组件、中子源组件和阻力塞组件；
（2）保证燃料组件和控制棒组件对中，对控 制棒组件运动起导向作用；
3.3 反应堆堆内构件
反应堆堆内构件包括吊篮部件、压紧部件、 堆内温度测量系统和中子通量测量管等。 其作用：
3.2 反应堆压力容器
反应堆压力容器是用来固定和包容堆芯、 堆内构件，使核燃料的裂变链式反应限制 在一个密封的金属壳内进行。
一般把燃料元件包壳称为防止放射性物质 外逸的第一道屏蔽，把包容整个堆芯的压 力容器及一回路管路系统称为第二道屏蔽。
3.2 反应堆压力容器
压力容器的安全至关重要，它在事故状态下 的可靠性和完整性是核反应堆安全的重要保证。 正确选材是保证反应堆压力容器安全的关键，其 选材的原则：
反应堆的外壳称为压力容器，运行在高温 高压下，容器内布置堆芯和若干其它内部 构件。
3.1 概述
在压水堆中，所有燃料组件内都设有控制 棒导向管，约1/3的燃料组件的控制棒导Fra Baidu bibliotek 管布置有控制棒。
其它燃料组件的控制棒导向管内布置可燃 毒物棒或中子源棒。
控制棒组件从上部插入堆芯实现反应性控 制和停堆。
3.4 燃料组件
燃料元件包壳
压水堆燃料元件包壳管几乎都是用锆4合金冷拉而成的。燃料元件包壳的外径根 据设计要求确定，同时还要考虑水铀比等 各种因素。压水堆燃料元件包壳本身的壁 厚主要是从结构强度和腐蚀两方面考虑。
包壳管内壁和燃料芯块的径向间隙的 大小与导热系数有关，所以它是影响芯块 温度的重要因素。
3.4 燃料组件
燃料组件的骨架结构 17×17 型 燃 料 组 件 的 骨 架 结 构 ， 由 定
（1）要保证材料的纯度； （2）材料应有适当的强度和足够的韧性； （3）材料应具有低的辐照敏感性； （4）导热性好，在温度变化时热应力较小； （5）便于加工制造，成本低廉。
3.2 反应堆压力容器
当前压水堆的压力容器材料普遍选用低合 金钢。低合金钢及其焊缝在快中子积分通 量大于1018cm2的辐照后，脆性转变温度明 显升高，这是危及反应堆压力容器安全的 重要因素。
UO2芯块放置在锆-4合金包壳管中，装上端塞， 把燃料芯块封焊在里面，从而构成燃料元件棒。
燃料元件棒内有足够的预留空间和间隙，可以容 纳燃料裂变时释放出的裂变气体，允许包壳和燃 料有不同的热膨胀，保证包壳和端塞焊缝都不会 超过允许应力。
3.4 燃料组件
在燃料芯块柱的两端装有隔热块，以防止燃料产 生的热量向两端传出。在燃料芯块柱与上部端塞 之间装有一个不锈钢螺旋形压紧弹簧，以防止运 输或操作过程中芯块在包壳管内窜动。
堆芯具有很高的功率密度，为防止元件过热，必 须保证元件棒能获得充分冷却，同时还必须限制 堆内燃料元件的最大表面热流密度，通常限定燃 料元件棒单位长度发热率。
3.4 燃料组件
燃料芯块
燃料芯块设计要综合考虑 物理、热工、结构等方面 的因素，燃料芯块由低富 集度的UO2粉末经冷压后 烧结而成，经滚磨成一定 尺寸的圆柱体。芯块在高 温和辐照作用下会发生不 均匀肿胀，使燃料芯块形 成沙漏形，从而使燃料元 件变成竹节状。
目前电站压水堆普遍 采 用 17×17 排 列 的 燃 料组件，每个组件由 289个栅元，设有24根 控制棒导向管和一根 堆内中子通量测量管， 其余264个栅元装有燃 料棒。
3.4 燃料组件
燃料元件棒
压水堆燃料元件 由燃料芯块、燃 料包壳管、压紧 弹簧、上下端塞 等组成。
3.4 燃料组件
燃料元件棒是堆芯的核心构件，是核裂变链式反 应的发生地，也是核动力的热源。为了确保燃料 元件棒在整个寿期内的完整性，必须限制燃料和 包壳的使用温度。
3.1 概述
核反应堆运行周期之初，核燃料所具有的 产生裂变反应的潜力很大，必须加以控制。 可通过布置一定数量的控制棒和在冷却剂 中加入硼酸来实现对后备反应性的控制。
在堆芯内一般还布置一定数量的可燃毒物 棒，目的是补偿堆芯的部分后备反应性。
为了启动反应堆，在堆芯内必须布置中子 源，有初级中子源和次级中子源两种。
第3章 核反应堆结构和材料
计算机科学与技术周 三7-8补课周一的课？
3.1 概述
压水堆的结构形式多种多样，其结构特性 要满足物理设计和热工设计的基本要求， 既要保证可控的裂变链式反应可靠地进行， 又要把裂变产生的热量及时带出。
压水堆主要组成包括：反应堆压力容器、 堆芯、堆芯支撑结构、控制棒驱动机构等。
3.4 燃料组件
芯块密度
芯块的密度对导热系数有很大影响。所以为了使 芯块的温度下降，希望密度高，但是在高燃耗情 况下，为了减小肿胀需要有气孔，这种情况下低 密度芯块有好处。现代压水堆一般取95%的UO2 理论密度为芯块的密度。
集气空腔和充填气体
芯块和包壳间留有轴向空腔和径向间隙，它们的 作用是：补偿芯块轴向的热膨胀和肿胀；容纳从 芯块中放出的裂变气体。
（3）分隔堆内冷却剂，使冷却剂按一定方向 流动；
（4）固定和引导堆芯温度和中子通量测量装 置，补偿堆芯和支撑部件的膨胀空间；
（5）减弱中子和γ射线对压力容器的辐照。
3.4 燃料组件
把若干个燃料元件棒组装成为便于装卸、搬运及 更换的棒束组合体称为燃料组件，在往堆内装载 和卸出过程中是不拆开的一个整体。
压水堆的燃料组件在堆芯中处在高温、高压、强 中子辐照、冲刷和水力振动等恶劣条件下长期工 作，因此燃料组件性能的好坏直接关系到反应堆 的安全可靠性、经济性和先进性。
压水反应堆普遍采用低浓缩铀燃料、弹簧定位格 架、无盒的棒束燃料组件。燃料组件由燃料元件 棒、定位格架、组件骨架等部件所组成。
3.4 燃料组件
改善低合金钢抗辐照脆化能量的措施有： 严格限制铜和磷的含量，添加少量铝、钒、 铬、铂、镍等元素。
3.2 反应堆压力容器
反应堆容器是由低合金锻钢环形锻件焊接 而成。
反应堆压力容器包容堆内构件、堆芯，以 及作为冷却剂和慢化剂的水。
为防止锈蚀，凡与水接触的容器内表面都 堆焊不锈钢覆面层。
3.3 反应堆堆内构件
（1）定位、压紧堆芯燃料组件、控制棒组件、 可燃毒物组件、中子源组件和阻力塞组件；
（2）保证燃料组件和控制棒组件对中，对控 制棒组件运动起导向作用；
3.3 反应堆堆内构件
反应堆堆内构件包括吊篮部件、压紧部件、 堆内温度测量系统和中子通量测量管等。 其作用：
3.2 反应堆压力容器
反应堆压力容器是用来固定和包容堆芯、 堆内构件，使核燃料的裂变链式反应限制 在一个密封的金属壳内进行。
一般把燃料元件包壳称为防止放射性物质 外逸的第一道屏蔽，把包容整个堆芯的压 力容器及一回路管路系统称为第二道屏蔽。
3.2 反应堆压力容器
压力容器的安全至关重要，它在事故状态下 的可靠性和完整性是核反应堆安全的重要保证。 正确选材是保证反应堆压力容器安全的关键，其 选材的原则：
反应堆的外壳称为压力容器，运行在高温 高压下，容器内布置堆芯和若干其它内部 构件。
3.1 概述
在压水堆中，所有燃料组件内都设有控制 棒导向管，约1/3的燃料组件的控制棒导Fra Baidu bibliotek 管布置有控制棒。
其它燃料组件的控制棒导向管内布置可燃 毒物棒或中子源棒。
控制棒组件从上部插入堆芯实现反应性控 制和停堆。
3.4 燃料组件
燃料元件包壳
压水堆燃料元件包壳管几乎都是用锆4合金冷拉而成的。燃料元件包壳的外径根 据设计要求确定，同时还要考虑水铀比等 各种因素。压水堆燃料元件包壳本身的壁 厚主要是从结构强度和腐蚀两方面考虑。
包壳管内壁和燃料芯块的径向间隙的 大小与导热系数有关，所以它是影响芯块 温度的重要因素。
3.4 燃料组件
燃料组件的骨架结构 17×17 型 燃 料 组 件 的 骨 架 结 构 ， 由 定
（1）要保证材料的纯度； （2）材料应有适当的强度和足够的韧性； （3）材料应具有低的辐照敏感性； （4）导热性好，在温度变化时热应力较小； （5）便于加工制造，成本低廉。
3.2 反应堆压力容器
当前压水堆的压力容器材料普遍选用低合 金钢。低合金钢及其焊缝在快中子积分通 量大于1018cm2的辐照后，脆性转变温度明 显升高，这是危及反应堆压力容器安全的 重要因素。
UO2芯块放置在锆-4合金包壳管中，装上端塞， 把燃料芯块封焊在里面，从而构成燃料元件棒。
燃料元件棒内有足够的预留空间和间隙，可以容 纳燃料裂变时释放出的裂变气体，允许包壳和燃 料有不同的热膨胀，保证包壳和端塞焊缝都不会 超过允许应力。
3.4 燃料组件
在燃料芯块柱的两端装有隔热块，以防止燃料产 生的热量向两端传出。在燃料芯块柱与上部端塞 之间装有一个不锈钢螺旋形压紧弹簧，以防止运 输或操作过程中芯块在包壳管内窜动。
堆芯具有很高的功率密度，为防止元件过热，必 须保证元件棒能获得充分冷却，同时还必须限制 堆内燃料元件的最大表面热流密度，通常限定燃 料元件棒单位长度发热率。
3.4 燃料组件
燃料芯块
燃料芯块设计要综合考虑 物理、热工、结构等方面 的因素，燃料芯块由低富 集度的UO2粉末经冷压后 烧结而成，经滚磨成一定 尺寸的圆柱体。芯块在高 温和辐照作用下会发生不 均匀肿胀，使燃料芯块形 成沙漏形，从而使燃料元 件变成竹节状。
目前电站压水堆普遍 采 用 17×17 排 列 的 燃 料组件，每个组件由 289个栅元，设有24根 控制棒导向管和一根 堆内中子通量测量管， 其余264个栅元装有燃 料棒。
3.4 燃料组件
燃料元件棒
压水堆燃料元件 由燃料芯块、燃 料包壳管、压紧 弹簧、上下端塞 等组成。
3.4 燃料组件
燃料元件棒是堆芯的核心构件，是核裂变链式反 应的发生地，也是核动力的热源。为了确保燃料 元件棒在整个寿期内的完整性，必须限制燃料和 包壳的使用温度。
3.1 概述
核反应堆运行周期之初，核燃料所具有的 产生裂变反应的潜力很大，必须加以控制。 可通过布置一定数量的控制棒和在冷却剂 中加入硼酸来实现对后备反应性的控制。
在堆芯内一般还布置一定数量的可燃毒物 棒，目的是补偿堆芯的部分后备反应性。
为了启动反应堆，在堆芯内必须布置中子 源，有初级中子源和次级中子源两种。
第3章 核反应堆结构和材料
计算机科学与技术周 三7-8补课周一的课？
3.1 概述
压水堆的结构形式多种多样，其结构特性 要满足物理设计和热工设计的基本要求， 既要保证可控的裂变链式反应可靠地进行， 又要把裂变产生的热量及时带出。
压水堆主要组成包括：反应堆压力容器、 堆芯、堆芯支撑结构、控制棒驱动机构等。
3.4 燃料组件
芯块密度
芯块的密度对导热系数有很大影响。所以为了使 芯块的温度下降，希望密度高，但是在高燃耗情 况下，为了减小肿胀需要有气孔，这种情况下低 密度芯块有好处。现代压水堆一般取95%的UO2 理论密度为芯块的密度。
集气空腔和充填气体
芯块和包壳间留有轴向空腔和径向间隙，它们的 作用是：补偿芯块轴向的热膨胀和肿胀；容纳从 芯块中放出的裂变气体。
（3）分隔堆内冷却剂，使冷却剂按一定方向 流动；
（4）固定和引导堆芯温度和中子通量测量装 置，补偿堆芯和支撑部件的膨胀空间；
（5）减弱中子和γ射线对压力容器的辐照。
3.4 燃料组件
把若干个燃料元件棒组装成为便于装卸、搬运及 更换的棒束组合体称为燃料组件，在往堆内装载 和卸出过程中是不拆开的一个整体。
压水堆的燃料组件在堆芯中处在高温、高压、强 中子辐照、冲刷和水力振动等恶劣条件下长期工 作，因此燃料组件性能的好坏直接关系到反应堆 的安全可靠性、经济性和先进性。
压水反应堆普遍采用低浓缩铀燃料、弹簧定位格 架、无盒的棒束燃料组件。燃料组件由燃料元件 棒、定位格架、组件骨架等部件所组成。
3.4 燃料组件
改善低合金钢抗辐照脆化能量的措施有： 严格限制铜和磷的含量，添加少量铝、钒、 铬、铂、镍等元素。
3.2 反应堆压力容器
反应堆容器是由低合金锻钢环形锻件焊接 而成。
反应堆压力容器包容堆内构件、堆芯，以 及作为冷却剂和慢化剂的水。
为防止锈蚀，凡与水接触的容器内表面都 堆焊不锈钢覆面层。
3.3 反应堆堆内构件