1.1反应堆冷却剂系统(RCP)

导读:2.作为反应堆冷却剂系统的一部分,起着承受一回路冷却剂与外部压差的压力边界的作用,反应堆压力容器按照提供包容反应堆堆芯、上部堆内构件及下部堆内构件所要求的容积设计,以及运行时冷却剂的循环流动,反应堆压力容器是一个圆柱型容器,容器有两个进口接管和两个出口接管分别与反应堆各个冷却剂环路的冷段和热段连接,这些接管位于恰好低于反应堆压力容器法兰但高于堆芯顶部的一个水平面上,冷却剂通过进口接管进入压力容

1.1反应堆冷却剂系统(RCP)

2.作为反应堆冷却剂系统的一部分,起着承受一回路冷却剂与外部压差的压力边界的作用。 3.考虑到中子的外逸,起到对人员的生物防护的作用。 反应堆压力容器按照提供包容反应堆堆芯、上部堆内构件及下部堆内构件所要求的容积设计,考虑到核电厂的寿期为40年,以及运行时冷却剂的循环流动,水对设备的腐蚀,设备的耐蚀性能与金属的老化,要选用具有高机械强度和在强中子辐照下不易脆化的材料。

二、 设备描述

反应堆压力容器是一个圆柱型容器,它的底部是焊接的半球形底封头,上部为一个可拆的、用法兰连接和装密封环的半球形上封头,容器有两个进口接管和两个出口接管分别与反应堆各个冷却剂环路的冷段和热段连接。这些接管位于恰好低于反应堆压力容器法兰但高于堆芯顶部的一个水平面上。另外,还有两个中压安注的入口接管。

冷却剂通过进口接管进入压力容器,并且向下流过堆芯吊篮和容器壁之间的环形空间,在底部转向,朝上流过堆芯到出口接管。

反应堆压力容器法兰和上封头用两道金属密封环密封,密封泄露借助内环与外环之间的一根引漏接管检测。

压力容器包容堆芯、控制棒组件与堆芯及冷却剂循环通道直接相关的所有部件。 堆芯内产生的热功率传给反应堆冷却剂并传送到反应堆压力容器外部。 1. 压力容器

压力容器筒体段由几部分构成:一个锻造法兰,在它上部开有56个螺栓孔用来安装压紧螺栓;一个带有六个冷却剂进、出口管嘴的锻造环状缎;另外两个锻造环状段;一个半球形下封头,封头底部开有作为堆内测量通道的42个孔。

压力容器顶盖段,由带螺孔的锻造法兰和球形拱顶组成。顶盖上有一个排气管,它的作用是在冷却剂系统充水时排出压力容器顶部的空气;在球形拱顶上有38个孔,以供控制棒组件和仪表导向管通过。

压力容器筒体段重266吨,顶盖段重57吨。图3是压力容器的构成图,图4是压力容器断面图。 压力容器筒体段与压力容器顶盖间放有两个O型密封环,由56个螺栓来固定,保证密封。压力容器本体的材料是低合金碳钢,为了防止腐蚀,压力容器与反应堆冷却剂水接触的内表面有厚度为6mm厚的奥氏体不锈钢覆盖。为了使压力容器满足其机械特性,制造时必须进行多次热处理。

压力容器接合面外侧有个法兰,当更换燃料时,它能使一个环形板就位,起到对堆坑的密封作用,防止反应堆水池充水时堆坑进水。压力容器内侧下部焊有导向凸缘,使下部堆内构件对中定位。压力容器筒体法兰的水平位置有一个凸台,以悬挂下部堆内构件。

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堆芯吊蓝

热屏

堆芯围板

堆芯下栅格板

流量分配孔板

二次支撑组件

堆芯支撑板

图1-5 堆内下部构件

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2.下部堆内构件

下部堆内构件可分为六部分(图1-5) (1) 堆芯吊蓝和堆芯支撑板

堆芯吊蓝是一个金属圆筒,高8.17m,通过上部的凸肩悬挂在压力容器内的凸肩上(在接合面的位置)。它有两条冷却剂出水管接头。

堆芯支撑板被焊接在堆芯吊蓝的下部,堆芯的重量由几根支撑柱传递到支撑板上。这块约380mm厚的支撑板开有许多孔,供堆内测量仪表的导向管和水通过。

在堆芯吊蓝的下部,四个径向导向装置与压力容器上的导向装置相对应,它们允许在轴向和径向产生不均匀膨胀。

(2) 堆芯下栅格板

燃料组件直接装在堆芯下栅格板上。为了固定燃料组件的位置,下栅格板有对中定位销插入燃料组件的脚板(每个组件有两个定位销)。

下栅格板上相对于每个燃料组件钻冷却剂通道孔。

置于下栅格板上的燃料组件的重量通过支撑柱传递给堆芯支撑板,堆芯吊蓝通过压力容器的凸肩传递给压力容器。

(3) 堆芯围板

这是一组垂直平板,包着堆芯外廓,它的作用是减少冷却剂的旁流量。这些围板跟固定在堆芯吊蓝上的辐板(水平板)连接在一起。

(4) 热屏

它在压力容器和堆芯吊蓝之间,防止堆芯对压力容器直接辐射。 在一些电厂的反应堆中,热屏是一个约68mm厚的圆筒,这个金属圆筒牢牢地固定堆芯吊蓝的上部。在现代压水反应堆中,热屏仅是由在中子密度最高区的四个扇形区所组成,每个扇形区由两块加工成带斜角的板组成,留有空隙,可以在纵向自由伸展,两块板均被固定在吊蓝筒体上。秦山二期的热屏数为4个(即4个扇形区),热屏厚度为70 mm。

(5) 二次支撑组件

二次支撑组件由二次支撑板和悬挂在堆芯支撑板下面的支柱组成。最底部的板紧贴于压力容器下部封头。整个组件的作用是:一旦在堆芯吊蓝破裂时,能够限制堆芯移位,使控制棒能够插入。

在每年进行的换料期间,下部堆内构件仍留在原位。 3.堆芯

堆芯由121个燃料组件组成。每个组件内含有呈17×17方形排列的264根燃料棒,它们由堆芯下栅格板和堆芯上栅格板定位,另有24个可放置控制棒、可燃毒物棒或中子源的导向管和1个仪表导向管。每根燃料棒由烧结的二氧化铀(UO2)芯块装在锆(Zr-4)合金包壳内组成(图1-7)。121个燃料组件按铀(U-235)的富集度的不同,分为三个区域,其富集度由里向外增加,最高富集度的组件装在堆芯外围,较低富集度的两种组件按照不完全棋盘格式排列在堆芯内区,以展平堆芯的径向中子通量分布。

堆芯反应性由以下几种方法进行控制: 1) 溶解在一回路水中的中子吸收剂(硼酸); 2) 控制棒束

控制棒共有33束,其中,有8束是停堆棒束,反应堆正常运行时提到堆顶,停堆时才从堆顶掉落加大停堆裕度。其它25束是调节棒束,分为A、B、C、D四组,其中D组为主调节棒组,用于调节反应堆功率;每一个控制棒束由24根控制棒组成。控制棒的材料为Ag-In-Cd合金。

3) 燃毒物棒束

这些棒束的外形与控制棒的外形相似,采用硅硼酸盐玻璃为吸收体,内外包壳为304 不绣钢,秦山二期在第一循环时堆芯装入704根可燃毒物棒,用于补偿部分剩余反应性;在第一循环末期时取出。(可燃毒物棒只用于第一循环)。

此外,有四个棒束组件中含有中子源,其中两个,每个包含一个初级中子源(Cf-252锎源)及一个次级中子源(Sb-Be 锑-铍源)。另两个,每个包含4个次级中子源。

两个包含初级中子源的棒束在第一次换料时取出,同时以阻力塞组件代替。没有控制棒束的组件中,控制棒导向管用阻力塞组件塞住。

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反应堆压力容器 热屏

堆芯吊蓝 围板

共分为三区 第一区 第二区 第三区 组件数 41 40 40 第一次装载的富集度 1.9% 2.6% 3.1% 换料时装入新燃料组件的富集度:3.25%

图1-6 堆芯横向截面图

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图1-7 17×17压水堆燃料组件及其控制棒

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