核反应堆结构3课件.pptx

1、v堆内构件的主要功能堆内构件的主要功能 l为反应堆冷却剂提供流道；为反应堆冷却剂提供流道；l为压力容器提供屏蔽，使其免受或少受堆芯中子辐射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；的影响；l为燃料组件提供支撑和压紧；为燃料组件提供支撑和压紧；l固定监督用的辐照样品；固定监督用的辐照样品；l为棒束控制棒组件和传动轴以及上下堆内测量装置提为棒束控制棒组件和传动轴以及上下堆内测量装置提供机械导向；供机械导向；l平衡机械载荷和水力载荷；平衡机械载荷和水力载荷；l确保堆容器顶盖内的冷却水循环，以便顶盖保持一定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。的温度。v设计考虑设计考虑：l

2、堆内构件的设计考虑了能经受各种运行工况，包括堆内构件的设计考虑了能经受各种运行工况，包括辐射发热，快中子辐照，反应堆的稳态和瞬态运辐射发热，快中子辐照，反应堆的稳态和瞬态运行工况；行工况；l机械设计考虑了下列载荷：自重、冷却剂水力冲击，机械设计考虑了下列载荷：自重、冷却剂水力冲击，棒束控制棒组件的惯性、地震和疲劳。棒束控制棒组件的惯性、地震和疲劳。l堆内构件的设计还保证：即使在最大的假想事故情堆内构件的设计还保证：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。次临界的堆芯形状受到严重破坏的范围

3、内。l设计还保证：在正常工况下为堆芯提供最均匀的冷设计还保证：在正常工况下为堆芯提供最均匀的冷却剂分配；在事故工况下，堆芯几何形状变化被限却剂分配；在事故工况下，堆芯几何形状变化被限制在不会使其丧失适当的冷却能力的范围内。制在不会使其丧失适当的冷却能力的范围内。v堆芯下部支撑结构堆芯下部支撑结构 l组成组成：堆芯吊篮组件：堆芯吊篮组件(含堆芯支承板含堆芯支承板)；热中；热中子屏蔽；流量分配孔板；子屏蔽；流量分配孔板；堆芯下栅格板；堆芯围堆芯下栅格板；堆芯围板组件；堆芯二次支承板组件；堆芯二次支承和测量通道。和测量通道。l安装安装：堆芯下部支撑结：堆芯下部支撑结构在首炉堆芯装料前被构在首炉堆芯装

4、料前被装入反应堆容器内；如装入反应堆容器内；如需要可将其吊出，以便需要可将其吊出，以便进行压力容器的在役检进行压力容器的在役检查查。v堆芯吊篮组件堆芯吊篮组件 l组成组成：吊篮组件由下列部分组成：吊篮组件由下列部分组成：上部加固环上部加固环，其，其作用是将堆芯下部支撑结构的重量及其承受的载荷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；传递给压力容器筒体的上法兰；焊接到加固环上去焊接到加固环上去的环段的环段和焊接到堆芯吊篮下环段的和焊接到堆芯吊篮下环段的堆芯支承板堆芯支承板。l结构及装配结构及装配：堆芯吊兰堆芯吊兰有三个冷却剂出口管嘴。其有三个冷却剂出口管嘴。其上端带

5、有上法兰，下端焊在厚度为上端带有上法兰，下端焊在厚度为400mm的堆芯的堆芯支承板上支承板上(即吊兰底板即吊兰底板)。堆芯支承板堆芯支承板是一块多孔板，是一块多孔板，一般为锻件，堆芯组件的全部重量都要由它承担。一般为锻件，堆芯组件的全部重量都要由它承担。吊兰上部法兰吊挂在压力容器内壁的凸肩上，这样，吊兰上部法兰吊挂在压力容器内壁的凸肩上，这样，堆芯支承板所承受的大部分重量，都通过吊兰的上堆芯支承板所承受的大部分重量，都通过吊兰的上法兰传递给压力容器内壁的凸肩。法兰传递给压力容器内壁的凸肩。l定位定位：吊兰下端焊有四个起导向和径向定位的键，：吊兰下端焊有四个起导向和径向定位的键，它和压力壳内壁上

6、焊的键槽相配合。这样，吊兰就它和压力壳内壁上焊的键槽相配合。这样，吊兰就靠这套装置在压力壳内径向定位，这样的固定方式靠这套装置在压力壳内径向定位，这样的固定方式可允许吊兰的轴向膨胀。可允许吊兰的轴向膨胀。v热屏蔽热屏蔽 虽然堆芯吊篮的厚度虽然堆芯吊篮的厚度已能为压力容器壁提供对已能为压力容器壁提供对堆芯快中子的辐照防护，堆芯快中子的辐照防护，而借助热屏蔽可在辐照最而借助热屏蔽可在辐照最大区域大区域(距压力容器壁最距压力容器壁最近的堆芯四角近的堆芯四角)加强这种加强这种防护，热屏蔽由四块不锈防护，热屏蔽由四块不锈钢板组合成不连续的圆筒钢板组合成不连续的圆筒形，在反应堆中心轴的四形，在反应堆中心轴

7、的四个象限位置上个象限位置上(即即0、90180、和、和270)直直接用螺钉连接在堆芯吊篮接用螺钉连接在堆芯吊篮外壁上。这些热屏蔽还支外壁上。这些热屏蔽还支撑辐照样品监督管。撑辐照样品监督管。v流量分配孔板流量分配孔板：用于分配进入堆芯的冷却剂流量用于分配进入堆芯的冷却剂流量(大亚湾核电厂无大亚湾核电厂无流量分配孔板流量分配孔板)。流量分配板安装流量分配板安装在堆芯下栅格板在堆芯下栅格板与吊兰底板之间，它是一块比较薄的板，上面开了与吊兰底板之间，它是一块比较薄的板，上面开了许多孔，流量分配主要是用来合理地分配冷却剂的许多孔，流量分配主要是用来合理地分配冷却剂的流量，使冷却剂能够根据物理及热工方

8、面提出的要流量，使冷却剂能够根据物理及热工方面提出的要求合理地流进各个燃料组件内求合理地流进各个燃料组件内 v堆芯下栅格板堆芯下栅格板：l作用作用：该板直接支承整个堆芯的重量并且给燃料组：该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。作用在堆芯下栅格板上的力通过件的下管座定位。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。一是通过周边支承下述两种途径传递给堆芯吊篮。一是通过周边支承在一个与堆芯吊篮环段相焊接的圆环上；另一途径在一个与堆芯吊篮环段相焊接的圆环上；另一途径是通过支承柱将力分配到堆芯吊篮的支承板上。是通过支承柱将力分配到堆芯吊篮的支承板上。l结构及技术要求：结构及技

9、术要求：位于堆芯围板下方的堆芯下栅格位于堆芯围板下方的堆芯下栅格板是用来支承燃料组件，确保燃料组件之间的间隙，板是用来支承燃料组件，确保燃料组件之间的间隙，因此对下栅格板表面平面度要求十分严格。另一方因此对下栅格板表面平面度要求十分严格。另一方面在板面上按座装燃料组件的要求，装上面在板面上按座装燃料组件的要求，装上157对对定定位销，以使燃料组件在堆芯中的横向位置被固定下位销，以使燃料组件在堆芯中的横向位置被固定下来。燃料组件定位销的安装技术要求是很严格的。来。燃料组件定位销的安装技术要求是很严格的。堆芯下栅格板比较薄，厚约堆芯下栅格板比较薄，厚约50mm，而且开了，而且开了157个流通冷却剂

10、的圆孔，当总重量约为个流通冷却剂的圆孔，当总重量约为100t的燃料组的燃料组件座装在它上面，就会使它产生很大的挠度，因此，件座装在它上面，就会使它产生很大的挠度，因此，用一定数量的支承柱，以加强下栅格板的刚性并将用一定数量的支承柱，以加强下栅格板的刚性并将堆芯载荷传给吊兰底板。堆芯载荷传给吊兰底板。v堆芯围板组件：堆芯围板组件：l该组件安装在堆芯吊篮内部，它是由围板和该组件安装在堆芯吊篮内部，它是由围板和辐板组成的，围板将布置燃料组件的整个活辐板组成的，围板将布置燃料组件的整个活性区的外形紧紧围住，以便从燃料组件外面性区的外形紧紧围住，以便从燃料组件外面旁路流走的冷却剂减至最少，八层辐板确保旁

11、路流走的冷却剂减至最少，八层辐板确保围板和堆芯吊篮间的牢固连接。围板和堆芯吊篮间的牢固连接。l用来冷却堆芯吊篮和围板组件之间的空间的用来冷却堆芯吊篮和围板组件之间的空间的部分流体是自下向上流动的，这种布置的好部分流体是自下向上流动的，这种布置的好处是限制垂直配置的围板内外两侧的压力差，处是限制垂直配置的围板内外两侧的压力差，从而减少在围板连接处发生水平泄漏的可能从而减少在围板连接处发生水平泄漏的可能性。性。v堆芯二次支承和测量通道堆芯二次支承和测量通道 l堆芯二次支承由一块厚的底板，二块支承板和多个堆芯二次支承由一块厚的底板，二块支承板和多个能量吸收装置等组成。厚底板的外形与堆容器下封能量吸收

12、装置等组成。厚底板的外形与堆容器下封头底部形状相似，通过多个能量吸收装置悬挂在堆头底部形状相似，通过多个能量吸收装置悬挂在堆芯下栅格板的底面上。芯下栅格板的底面上。(防断支撑组件防断支撑组件：防断支撑组件是一个安：防断支撑组件是一个安全保护装置，它由支柱、缓冲器、防断中板和防断底板所组成。它是防全保护装置，它由支柱、缓冲器、防断中板和防断底板所组成。它是防止吊篮断裂事故的保护部件。在结构布置上使防断支撑的底板与反应堆止吊篮断裂事故的保护部件。在结构布置上使防断支撑的底板与反应堆压力容器底面之间在热态时仍保持有十几毫米的间隙，一旦吊篮组件发压力容器底面之间在热态时仍保持有十几毫米的间隙，一旦吊篮

13、组件发生断裂，堆芯突然垂直下落时，四只缓冲器靠其产生拉伸变形耗去冲击生断裂，堆芯突然垂直下落时，四只缓冲器靠其产生拉伸变形耗去冲击能量，以防压力容器受撞击而损坏。当吊篮断裂垂直下落后，防断底板能量，以防压力容器受撞击而损坏。当吊篮断裂垂直下落后，防断底板对压力容器内壁相对位移为十几毫米，这也相当于控制棒从反应堆堆芯对压力容器内壁相对位移为十几毫米，这也相当于控制棒从反应堆堆芯抽出同样的高度，而这个抽出高度引起的反应性变化不至于造成反应堆抽出同样的高度，而这个抽出高度引起的反应性变化不至于造成反应堆超临界事故。超临界事故。)l测量通道管由二次支承组件的固定板定位。带有移测量通道管由二次支承组件的

14、固定板定位。带有移动式堆内通量测量小型裂变室的柔性轴可通过测量动式堆内通量测量小型裂变室的柔性轴可通过测量套管插入压力容器，进而穿入燃料组件中心的测量套管插入压力容器，进而穿入燃料组件中心的测量用导向管。用导向管。v堆芯上部支撑结构堆芯上部支撑结构 l组成组成：堆芯上部支撑结构主包括如下几个部件：堆芯上部支撑结构主包括如下几个部件：堆芯上栅格板；堆芯上部支承筒；导向管支撑堆芯上栅格板；堆芯上部支承筒；导向管支撑板；棒束控导向管。板；棒束控导向管。l作用作用：将堆芯组件定位、压紧、防止因冷却剂流动的水力将堆芯组件定位、压紧、防止因冷却剂流动的水力作用使堆芯组件向上移动；作用使堆芯组件向上移动；是

15、组成控制棒驱动线的重要构件，保证控制棒的对是组成控制棒驱动线的重要构件，保证控制棒的对中并起导向作用，使控制棒在堆芯内能平稳地上抽、中并起导向作用，使控制棒在堆芯内能平稳地上抽、下插、执行控制反应性任务；下插、执行控制反应性任务；堆芯冷却剂出口温度测量装置的支承。堆芯冷却剂出口温度测量装置的支承。v堆芯上栅格板堆芯上栅格板：它直接压在燃料组件上，其作用如下：它直接压在燃料组件上，其作用如下：l将燃料组件对中并压紧定位；将燃料组件对中并压紧定位；l与堆芯下部支撑结构的流量分配孔板、堆芯下栅板相配与堆芯下部支撑结构的流量分配孔板、堆芯下栅板相配合，分配反应堆冷却剂；合，分配反应堆冷却剂；l固定堆芯

16、上部支承筒；固定堆芯上部支承筒；l固定导向管；固定导向管；l固定冷却剂搅混装置固定冷却剂搅混装置。v堆芯上部支承筒堆芯上部支承筒：其作用是连接导向管支撑板与堆芯上：其作用是连接导向管支撑板与堆芯上栅格板和保证两者间的空间距离，并在堆芯出口处为反栅格板和保证两者间的空间距离，并在堆芯出口处为反应堆冷却剂提供流道。堆芯上部支承还用作热电偶导管应堆冷却剂提供流道。堆芯上部支承还用作热电偶导管的支承并使流到热电偶监测处的冷却剂受到适当的搅混。的支承并使流到热电偶监测处的冷却剂受到适当的搅混。v导向管支撑板导向管支撑板：它是一个焊接构件，由一块厚板、：它是一个焊接构件，由一块厚板、一个法兰和一个环形段组

17、成。在厚板上固定着棒束一个法兰和一个环形段组成。在厚板上固定着棒束控制导向管、热电偶导管和热电偶管座。环形段固控制导向管、热电偶导管和热电偶管座。环形段固定在厚板上，而厚板与法兰相连接。该法兰与堆芯定在厚板上，而厚板与法兰相连接。该法兰与堆芯吊篮上法兰间放置着压紧弹簧，并且一起被固定在吊篮上法兰间放置着压紧弹簧，并且一起被固定在反应堆压力容器和压力容器顶盖之间。所有堆芯测反应堆压力容器和压力容器顶盖之间。所有堆芯测温热电偶导管集装到四个热电偶管座上，四个管座温热电偶导管集装到四个热电偶管座上，四个管座固定在导向管支撑板上，并通过压力容器顶盖上的固定在导向管支撑板上，并通过压力容器顶盖上的管座及

18、管座顶端的密封机构穿出压力容器。管座及管座顶端的密封机构穿出压力容器。v棒束控制棒导向管棒束控制棒导向管：控制棒束通过此导向管插入堆：控制棒束通过此导向管插入堆芯。导向管由上下两部分组成，并用螺钉将它们一芯。导向管由上下两部分组成，并用螺钉将它们一起固定在导向管支撑板上，导向管的下端有两个销起固定在导向管支撑板上，导向管的下端有两个销钉，将其插入堆芯上栅格板上的销孔中来定位。导钉，将其插入堆芯上栅格板上的销孔中来定位。导向管的主要部分是方形管盒，包含有间断的导向板向管的主要部分是方形管盒，包含有间断的导向板和流水孔槽，下部是开口的异形钢管带有连结的导和流水孔槽，下部是开口的异形钢管带有连结的导

19、向组件。向组件。u将反应堆压力将反应堆压力容器、堆内构容器、堆内构件以及反应堆件以及反应堆堆芯组装在一堆芯组装在一起，就构成反起，就构成反应堆本体结构应堆本体结构。u右图展示了大右图展示了大亚湾核电厂所亚湾核电厂所采用的采用的900MWe压水反应堆本压水反应堆本体结构剖面图体结构剖面图 v反应堆堆内测反应堆堆内测量支承结构量支承结构 堆内测量支堆内测量支承结构包括承结构包括两部两部分分：堆芯冷却剂：堆芯冷却剂出口温度测量装出口温度测量装置的支承和堆芯置的支承和堆芯中子通分布测量中子通分布测量装置的支承。装置的支承。v堆芯冷却剂出口温度测量装置支承堆芯冷却剂出口温度测量装置支承 l温度测量的目的

20、温度测量的目的：绘制堆芯温度分布图和确定最热：绘制堆芯温度分布图和确定最热通道。通道。l测量装置的一般布置测量装置的一般布置是：热电偶固定在堆芯上栅格是：热电偶固定在堆芯上栅格板上选定的几个燃料组件的冷却剂出口处，这些热板上选定的几个燃料组件的冷却剂出口处，这些热电偶的导线包在被称为热电偶套管的密封不锈钢管电偶的导线包在被称为热电偶套管的密封不锈钢管中。这些套管沿着堆芯上部支承结构的支承柱布置中。这些套管沿着堆芯上部支承结构的支承柱布置并由它们支承。热电偶套管分成几组，从贯穿压力并由它们支承。热电偶套管分成几组，从贯穿压力容器上封头的仪表管座内通过。容器上封头的仪表管座内通过。l在在上封头贯穿

21、处上封头贯穿处都有一机械密封装置，它既能防止都有一机械密封装置，它既能防止运行时泄漏，又能在为换料必须拆下上封头时断开运行时泄漏，又能在为换料必须拆下上封头时断开热电偶接线。热电偶接线。l热电偶通过压力容器管座，在堆芯上部压紧组件固热电偶通过压力容器管座，在堆芯上部压紧组件固定，按要求到达选定的燃料组件冷却剂出口处。定，按要求到达选定的燃料组件冷却剂出口处。v堆芯中子通量测量装置支承堆芯中子通量测量装置支承 l目的目的：堆芯内的中子通量测量是为了建立中子通量：堆芯内的中子通量测量是为了建立中子通量分布图分布图(轴向和径向轴向和径向)，以确定堆芯热点位置，并提，以确定堆芯热点位置，并提供控制依据

22、。供控制依据。l一般的测量方法一般的测量方法是将装有微型裂变室的柔性不锈钢是将装有微型裂变室的柔性不锈钢管贯穿压力容器下封头上的管座插入到燃料组件中管贯穿压力容器下封头上的管座插入到燃料组件中的测量导管内。当探头在燃料组件内移动时，自动的测量导管内。当探头在燃料组件内移动时，自动记录仪就能直接画出轴向通量分布图，轴向与径向记录仪就能直接画出轴向通量分布图，轴向与径向通量分布图交叉测量。通量分布图交叉测量。l密封密封：为了防止柔性管穿过压力容器底封头时引起：为了防止柔性管穿过压力容器底封头时引起冷却剂的泄漏，冷却剂的泄漏，再用一根套管再用一根套管(不锈钢不锈钢)与底封头上与底封头上的管座焊接，柔性管在其中贯穿并与其同在密封台的管座焊接，柔性管在其中贯穿并与其同在密封台用机械密封。用机械密封。