压水堆本体结构设计及其重型构件的制造.pptx

2020年11月25日星期三
第二章 压水堆本体结构设计及其重型构件的制造
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第一节 压水堆本体结构简介
第二节 堆芯
第三节 堆内构件
第四节 堆内构件设计准则
第五节 反应堆压力容器及控制棒驱动机构
第六节 防止堆内构件振动的可靠性措施
第七节 压力容器与堆内重型构件的制造工艺
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第一节 压水堆本体结构简介
本章主要阐述压水堆本体的结构、功能、工作原理、工作条件及设计要求。
压水堆本体简化结构如图所示，它是由堆芯、堆内构件、反应堆压力容器、控制棒驱动机构等组成的。它座落在核岛安全壳大厅的下部中央。
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压水堆本体结构图
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结构图
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从这个结构图可以看出：堆芯是反应堆内能进行可控链式裂变反应的活性区，它是产生热功率的源泉，它的形状是一个圆柱形几何体。堆芯是由上百个横截面呈正方形的燃料组件构成的。燃料组件按一定间距竖立在堆芯下栅格板上，它使组成的堆芯近似于圆柱状；堆芯的重量通过(转下页）
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结构图说明
(续上页）下栅格板及吊篮由反应堆压力容器支持。堆芯的尺寸可根据压水堆的功率水平和燃料组件装载数而定。 ｍ。 ～ ｍ左右。
轻水冷却剂从反应堆压力容器上部的进口接管进入，先沿着堆芯吊篮与反应堆压力容器内壁之间的环状间隙向下流，在这过程中冷却吊篮、热屏蔽层和反应堆压力容器壁，到达反应堆压力容器底部后，改变方向向上流经堆芯时，带走核裂变反应产生的热量。高温冷却剂从反应堆压力容器的出口接管流出堆外，在蒸汽发生器里把二回路给水加热成蒸汽，去推动汽轮机运转，进而带动发电机发电。
下面从堆芯开始，由里向外，对压水堆本体结构逐层进行研究。
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第二节 堆芯
压水堆堆芯由燃料组件、控制棒组件和堆芯相关组件等组成。这些堆芯组件由上、下栅格板和堆芯围板包围起来后，放在吊篮筒体的下部，吊篮筒体吊挂在堆的冷却剂进、出口接管上方压力容器的凸肩上（见图2－１）。
堆芯设计的好坏对核岛的安全性、经济性和先进性有很大的影响。一般来说，它要满足下述基本要求：
一、燃料棒和燃料组件：１．燃料棒 ２．燃料组件
二、控 制 棒 组 件： １． 控制棒的形状
２．控制棒组件的结构与特点
三、堆芯相关组件：１．中子源组件 ２．可燃毒物组件
３．阻力塞组件
堆芯各组件的布置方案如图２ －７所示。
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结构图
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堆芯设计基本要求
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,以便使堆芯有最大的功率输出;
,以提高中子经济性;
;
,以适当减少换料操作次数;
,换料操作很简易方便.
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燃料棒
目前，压水堆和重水堆都采用棒束型燃料元件。采用ＵＯ2 芯块和锆合金包壳的燃料棒，按一定间隔组成棒束组件，但压水堆采用富集铀，重水堆采用天然铀。
压水堆所用的燃料棒结构如图２ －２所示。它由燃料芯块、燃料包壳、压紧弹簧、隔热片和端塞等组成。
在设计燃料棒时，芯块与包壳之间应留有径向和轴向间隙。径向间隙用来补偿燃料芯块的辐照肿胀和芯块与包壳间由于温差而引起的膨胀。轴向间隙除了起补偿作用外，还用来贮存燃料释放出来的裂变气体，如氪和氙。
此外，为了降低运行过程中包壳的内外压差，防止包壳的蠕变塌陷和改善燃料元件的传热性能，现代的燃料棒设计都采用了预充压技术， ＭＰa 的惰性气体氦。当燃料棒工作到接近寿期终了时，包壳管内氦气加上裂变气体的总压力应同包壳管外压力（）相匹配，防止包壳破损。
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