1第三章壓水堆核電廠231．壓水堆以輕水作慢化劑及冷卻劑，反應(yīng)堆體積小，建設(shè)周期短．造價較低。2．壓水堆接受低富集度鈾作燃料，鈾的濃縮技術(shù)已經(jīng)過關(guān)。3．壓水堆核電廠有放射性的一回路系統(tǒng)與二回路系統(tǒng)相分開，放射性冷卻劑不會進(jìn)入回路而污染汽輪機(jī)，運行、維護(hù)便利，須要處理的放射憚廢氣、廢水、廢物量較少。我國正在運行的核電機(jī)組（除秦山三期）全部為壓水堆堆型，作為一種技術(shù)相當(dāng)成熟的堆型，具有以下特點：4壓水堆主要運行參數(shù)5教學(xué)內(nèi)容本章將以大亞灣核電廠為例，具體介紹壓水反應(yīng)堆本體結(jié)構(gòu)：堆芯組件：核燃料組件＋限制棒組件＋堆芯功能組件；堆內(nèi)構(gòu)件及其作用：上下支承組件，壓緊彈簧組件，導(dǎo)向管反應(yīng)堆壓力容器的結(jié)構(gòu)、選材和運行特點限制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理；堆內(nèi)測量支承結(jié)構(gòu)平安殼結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)功能6大亞灣核電廠簡介73.1壓水堆堆芯（reactorcore）堆芯設(shè)計滿足的一般要求：1堆芯功率分布盡量勻整，以便堆芯有最大的功率輸出2盡量削減堆芯內(nèi)不必要的中子吸取材料，提中學(xué)子經(jīng)濟(jì)性3要有最佳的冷卻劑流量安排和最小的流淌阻力4有較長的堆芯壽命，適當(dāng)?shù)南鳒p換料操作次數(shù)5堆芯結(jié)構(gòu)緊湊，換料要簡易便利。8典型壓水堆壓力容器與堆芯結(jié)構(gòu)原理圖9堆芯橫截面圖10壓水堆縱剖面圖11壓水堆燃料管理棋盤式布局分區(qū)倒料調(diào)整硼濃度，慢速變更限制棒，快速變更，停堆可燃毒物棒，初裝料補(bǔ)償初裝料的過剩反應(yīng)性，使冷卻劑中的含硼濃度削減到使其溫度系數(shù)為負(fù)值。保證反應(yīng)堆的固有平安性。后備反應(yīng)性及其限制：12壓水堆堆芯組件核燃料組件棒束限制棒組件可燃毒物組件中子源組件阻力塞組件13核燃料組件接受無盒、帶指形限制組件的棒束型燃料組件。主要結(jié)構(gòu)：燃料棒＋骨架骨架（書）：上下管座，8層定位格架，導(dǎo)向管接受17×17=289=264+24+1正方形排列。1415棒狀燃料元件棒結(jié)構(gòu)組成選材原則：限制燃料和包殼的運用溫度包殼的作用以及選材特點機(jī)械強(qiáng)度；第一道屏障燃料芯塊結(jié)構(gòu)特點鋯氫反應(yīng)？任何防止？12集氣空腔盒充填氣體作用：軸向空腔和徑向間隙作用，預(yù)沖壓氦氣技術(shù)作用16芯塊的結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)尺寸：圓柱體形何謂“環(huán)脊”現(xiàn)象為何接受碟形加倒角的結(jié)構(gòu)形式如何防止輻照腫脹的破壞：1碟形加倒角2制孔劑芯塊密度的選擇17燃料元件包殼材料：鋯－4合金燃料元件包殼壁厚的選擇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度化學(xué)，腐蝕確定的平安裕度包殼內(nèi)壁與燃料芯塊的徑向間隙大小與間隙的導(dǎo)熱系數(shù)有親密關(guān)系，是影響芯塊溫度的重要因素，同時芯塊的各種特性如導(dǎo)熱系數(shù)，裂變氣體的釋放，蠕變和塑性形變等也都隨溫度變更。18“骨架”結(jié)構(gòu)定位格架限制棒導(dǎo)管中子通量測量導(dǎo)管上管座下管座19定位格架8層定位格架的作用材料及結(jié)構(gòu)特點混流翼20限制棒導(dǎo)向管材料：鋯－4合金作用：為限制棒插入抽出供應(yīng)導(dǎo)向通道結(jié)構(gòu)特點：錐形緩沖段，流水孔中子通量測量管材料：鋯－4合金作用：21下管座上管座22限制棒組件結(jié)構(gòu)組成：24跟吸取劑棒＋星形架組件數(shù)目保證：卡棒準(zhǔn)則，功率分布，彈棒事故

23限制棒組件

24星形架結(jié)構(gòu)特點：轂環(huán)，翼片，指形連接柄25吸取劑棒黑棒灰棒材料銀－銦－鎘不銹鋼結(jié)構(gòu)：二者相像黑棒束限制組件：24根黑棒灰棒束限制組件：8根黑棒＋16根灰棒26堆芯相關(guān)組件可燃毒物組件，初級中子源組件，次級中子源組件，阻力塞組件結(jié)構(gòu)上的共同點：支承結(jié)構(gòu)：一個壓緊組件形成的支承結(jié)構(gòu)

24根棒束27壓緊組件軛板、彈簧導(dǎo)向筒、底板、內(nèi)外兩圈螺旋彈簧、銷釘304不銹鋼材料28可燃毒物組件作用：用于第一燃料循環(huán)，降低硼濃度，半尺慢化劑的負(fù)溫度系數(shù)可燃毒物材料：硼玻璃管（B2O3+SiO2）初裝料：48×12(棒)＋18×16(棒)+2×16=896第一次換料時全部卸出，換阻力塞組件29中子源組件作用：1提中學(xué)子通量水平2點火初級中子源結(jié)構(gòu)與材料：锎初裝料狀況次級中子源結(jié)構(gòu)與材料：銻、鈹初裝料狀況30阻力塞組件作用：304不銹鋼材料初裝料狀況前述各種堆芯相關(guān)組件都含有中子源組件，只有阻力塞組件全部是阻力塞組件31堆芯組件小結(jié)（1）核燃料組件＋限制棒組件＋堆芯相關(guān)組件核燃料組件：燃料元件棒＋骨架結(jié)構(gòu)燃料元件棒：燃料芯塊，包殼，端塞，壓緊彈簧骨架：上下管座，定位格架，限制棒導(dǎo)管，中子測量限制棒組件：吸取劑棒＋星形架吸取劑棒：黑棒，灰棒，結(jié)構(gòu)材料星形架：中心轂環(huán)，翼片，夾持指狀物32堆芯組件小結(jié)（2）

堆芯相關(guān)組件：可燃毒物棒組件，中子源組件，阻力塞組件

結(jié)構(gòu)：壓緊組件＋24根棒束可燃毒物組件：作用，材料中子源組件：初級中子源＋次級中子源，作用，材料阻力塞組件;作用，材料33大亞灣核電廠首次裝料堆芯相關(guān)組件種類以及數(shù)量34名詞術(shù)語reactorvesselcorebarrelfuelassembly/elementthermalshieldbaffleformerholddownspringgridassembly35Top/bottomnozzlecontrolrodguidetubedowncomercontrolroddrivemechanismsburnable/burnoutpoisonresistanceplugneutronsourcefuelcladfuelpin36反應(yīng)堆堆內(nèi)構(gòu)件堆內(nèi)構(gòu)件包括：堆芯下部支承結(jié)構(gòu)，堆芯上部支承結(jié)構(gòu)，限制棒束導(dǎo)向管和壓緊彈簧組成。功能：1為冷卻劑供應(yīng)流道2為壓力容器供應(yīng)屏蔽3為燃料組件供應(yīng)支承和壓緊4固定監(jiān)督用的輻照樣品5為棒束限制組件和傳動軸以及上下堆芯測量裝置供應(yīng)機(jī)械導(dǎo)向6平衡機(jī)械載荷和水力載荷7確保堆芯容器頂蓋內(nèi)的冷卻水循環(huán)，以便頂蓋保持確定的溫度37下部支承組件－吊籃組件1吊籃筒體2下柵板組件3圍板幅板組件4熱屏蔽組件5防斷支承組件38堆芯下部支撐結(jié)構(gòu)39堆芯上部支撐結(jié)構(gòu)堆芯上柵格板堆芯上部支承柱棒束限制導(dǎo)向筒上部支承板40堆芯上部支撐結(jié)構(gòu)41限制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)限制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)是反應(yīng)堆的重要動作部件，通過它的動作帶動限制棒組件在堆芯內(nèi)提升和下降，以實現(xiàn)反應(yīng)堆的啟動，功率調(diào)整（調(diào)整棒），停堆和事故狀況下的平安限制（平安棒）。因此，它是確保反應(yīng)堆平安可控的重要部件。限制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)要求：在正常運行工況下要求棒的移動速度緩慢，每秒鐘行程約10mm；在快速停堆或事故工況時要求驅(qū)動機(jī)構(gòu)在得到事故停堆信號后，即能自動脫開，限制棒組件靠自重快速插入堆芯，從得到信號到限制棒完全插入堆芯的緊急停堆時間一般2秒鐘左右，以保證反應(yīng)堆平安。42限制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)常用的驅(qū)動機(jī)構(gòu)：電磁步進(jìn)式，齒輪齒條式，水力驅(qū)動式大亞灣核電廠接受三線圈電磁步進(jìn)式驅(qū)動機(jī)構(gòu)優(yōu)點：提棒精度高，提升力大，不宜失步，結(jié)構(gòu)簡潔，加工簡潔，拆裝和修理便利等優(yōu)點。須要緊急停堆時，只須要切斷電源，限制棒便可自由落體。43結(jié)構(gòu)外部線圈裝置棒位置指示部件承壓套驅(qū)動軸（上中下）內(nèi)部部件：提升裝置傳遞裝置夾持裝置4445限制棒提升動作:初始狀態(tài)為傳遞鉤爪嚙合，夾持鉤爪脫開。1：提升線圈通電，傳遞鉤爪驅(qū)動軸提升一個步階；2：夾持線圈通電，夾持鉤爪夾持驅(qū)動軸；3：傳遞線圈斷電，傳遞鉤爪脫開；4：提升線圈斷電，傳遞鉤爪下降一個步階；5：傳遞線圈通電，傳遞鉤爪嚙合驅(qū)動軸；6：夾持線圈斷電，夾持鉤爪夾脫開，為提升做準(zhǔn)備；7：提升線圈通電，傳遞鉤爪驅(qū)動軸提升一個布階；如此循環(huán)動作，直到達(dá)到提升位置為止。46限制棒下降動作:初始狀態(tài)為傳遞鉤爪嚙合，夾持鉤爪脫開。1：夾持線圈通電，夾持鉤爪夾持驅(qū)動軸2：傳遞線圈斷電，傳遞鉤爪脫開3：提升線圈通電，僅傳遞鉤爪提升一個步階4：傳遞線圈通電，傳遞鉤爪嚙合驅(qū)動軸5：夾持線圈斷電，夾持鉤爪夾脫開，為軸下降做讓步6：提升線圈斷電，傳遞鉤爪驅(qū)動軸下降一個步階7：夾持線圈通電，夾持鉤爪夾持驅(qū)動軸如此循環(huán)動作，直到達(dá)到下降位置為止。若要保持限制棒在某一位置時，僅傳遞線圈通電，傳遞鉤爪承載。47緊急停堆－限制棒自由落體當(dāng)要實行緊急停堆時，三個線圈都斷電，全部鉤爪均脫開，限制棒在重力作用下，快速插入堆芯。48反應(yīng)堆壓力容器反應(yīng)堆壓力容器支撐和包涵堆芯和堆內(nèi)構(gòu)件，工作在高壓(15.5MPa左右)、高溫含硼酸水介質(zhì)環(huán)境和放射性輻照的條件下，壽命不少于40年。百萬千瓦級核電廠壓力容器高約13m，內(nèi)徑5m,筒體壁厚200mm,總重約330t。作用：1防止放射性外逸其次道屏障2壓力邊界3支承和固定作用選材原則1高度的完整性2適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和足夠的韌性3低的輻照敏感性4導(dǎo)熱性能好5便于加工制造，成本低49壓力容器選材當(dāng)前反應(yīng)堆壓力容器材料普遍選用低合金鋼，與冷卻劑接觸表面堆焊一層5mm厚的不銹鋼。低合金鋼及其焊縫在快中子積分通量大于1018cm2后脆性轉(zhuǎn)變溫度明顯上升。相應(yīng)措施:嚴(yán)格限制銅和磷這兩種元素的含量，添加少量鋁、釩、鉻，鉑、鎳等元素，盡量削減鋼的輻照損傷：熱屏。50運行限制壓力溫度運行限制曲線：限制因素：壓力容器的強(qiáng)度，主泵的限制：汽蝕等，低壓蒸發(fā)等。51壓力容器結(jié)構(gòu)筒體組合件法蘭環(huán)接管段筒身冷卻劑進(jìn)、出口接管頂蓋組合件底封頭法蘭密封件52壓力容器支承結(jié)構(gòu)53堆內(nèi)測量支承結(jié)構(gòu)堆芯冷卻劑出口溫度測量裝置目的：繪制堆芯溫度分布圖和確定最熱通道布置：堆芯中子通量分布測量裝置目的：建立中