第一章--核反应堆结构-2.ppt

第一章--核反应堆结构-2.ppt反应堆压力容器
反应堆压力容器的作用
反应堆压力容器是用来固定和包容堆芯、堆内构件,使核燃料的链式裂变反应限制在一个密封的金属壳内进行。如果说燃料元件包壳是防止放射物质外逸的第一道屏障,则包容整个堆芯的压力容器就是第二道屏障;
反应堆压力容器和一回路管道是承受冷却剂的重要的压力边界;
所有的堆内构件都是由压力容器支撑和固定,所以它又是一个承受很大载荷的构件。
反应堆压力容器选材原则
正确地选择材料是设计反应堆压力容器成败的关键之一,必须根据它在核岛中的地位和作用、工作条件,制造工艺等全面考虑,才能确保安全合理。
选材原则包括:
材料应具有高度的完整性
要求材质中的硫化物、氧化物等非金属夹杂物尽量少,保证材质纯度;要求材料具有很好的渗透性,最小的偏析,特别是磷、硫含量及低熔点元素应尽量少,且分布均匀,保证材料成分和性能的均匀性;要求材料具有很好的可焊性,具有最小的再热脆化倾向。
材料应具有适当的强度和足够的韧性
脆性断裂是反应堆压力容器最严重的失效形式,材料对脆性断裂的基本抗力是材料的韧性,保证并尽力提高材料的韧性是防止脆性断裂的根本途径。
材料应具有低的辐照敏感性
反应堆压力容器受中子辐照的结果,提高了材料的强度,降低了塑性,因而加剧了脆性破坏的可能性。为了防止出现脆性破坏的可能性,应控制和降低材料的辐照脆化倾向。
导热性能好
便于加工制造,成本低廉
压水堆压力容器选材情况
当前压水堆压力容器普遍选用的是低合金钢;主要是锰—钼系列,这种钢具有良好的导热性(是不锈钢的三倍),因而在温度变化时热应力较小;很好的可焊性;具有良好的抗辐照脆化能力,便于加工,成本较低。
目前,美国广泛采用SA508-Ⅲ合金钢作锻件, SA533B-1合金钢作板材。这些钢是美国反应堆容器所用的主要材料,法国的钢种与美国用的SA508-Ⅲ级相似。大亚湾核电厂反应堆容器材料成分为:碳<%,~%,钼:%,镍:-% 。
改善低合金钢抗辐照脆化能力的主要措施
低合金钢及其焊缝在快中子积分通量大于1018 n/cm2的照射后,脆性转变温度明显升高,这是危及反应堆压力容器安全性的重要因素。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(Cu<%重量;P<%重量),添加少量铝、钒、铬、钼、镍等元素,减少钢的辐照损伤。此外,钢应具有快速冷却的回火马氏体组织及细晶粒。
反应堆压力容器结构
反应堆压力容器又称为压力壳,是由两个组件即容器本体以及用双头螺栓联接的反应堆容器顶盖组成。反应堆容器是由低合金锻钢单个环形锻件焊接而成。这些无纵焊缝的单个锻制部件,逐一用全焊透的环焊缝连成一体。堆容器包容堆内构件、堆芯以及作为冷却剂、慢化剂和反射层的水,凡是与回路冷却剂接触的容器内表面,都堆焊不锈钢覆面层,其厚度不小于5mm。
堆容器本体从上而下由一只上法兰、一个密封台肩、一节接管段、二节堆芯包容环段、一节过渡段、一只半球形下封头组成。
上法兰
在法兰上,为装58只锁紧螺栓钻有58个未穿透的螺纹孔;
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。
一根泄漏探测管。为了能进行探漏,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态运行时,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/h,内密封泄漏由能触发高温报警的温度测量装置探测和记录,并且用设在目视水位指示器上的浮子开关进行泄漏率的测量和记录;温度和泄漏率的记录和报警都在主控室显示。若泄漏率大于20L/h或泄漏流温度>70 ℃,反应堆容器就应加以检查。外密封环也要经常进行目视检查,以便检出其可能的泄漏。
密封台肩:将锻压的环形密封台肩与反应堆容器上法兰焊接,密封台肩直接与密封环焊接,以防止反应堆容器与反应堆堆腔基板之间的泄漏。
接管段:
六只接管径向地插入接管段,并用全焊透焊缝加以焊接。每一条传热环路的进、出口接管相隔成50°夹角,而每一对接管沿反应堆容器圆周成120°对称分布;
出口接管的内侧有一节围筒,使出口接管与堆芯吊篮开口之间形成连续过渡。每个接管的外端焊一段不锈钢安全端。这样,采用同种材料就允许在现场把一回路管道与堆容器接管焊接相连。为了把反应堆容器安放在支承结构上,六只接管底部有支撑座,它们放在整体支承环的支承导向板上。