大亚湾核电站本体结构.pptx
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1、第二章第二章 大亚湾核电站本体大亚湾核电站本体(bnt)(bnt)结构结构 第一页,共37页。2.12.1堆芯概述堆芯概述(i sh)(i sh)l大亚湾核电站采用世界上已发展成熟且被广泛应用、具有80年代(nindi)末先进水平的压水反应堆堆型,单机组电功率近百万千瓦。第二页,共37页。图图图图2-1 2-1 2-1 2-1 大亚湾核电站反大亚湾核电站反大亚湾核电站反大亚湾核电站反应堆本体应堆本体应堆本体应堆本体(bnt)(bnt)(bnt)(bnt)结构剖结构剖结构剖结构剖面图面图面图面图 l堆芯装有157个几何(j h)上和机械上都完全相同的燃料组件,燃料组件被安置在承放堆芯的下栅格板上
2、,外侧用包络堆芯的堆芯围板定位。上栅格板放置在燃料组件顶部的压紧弹簧上,用以防止在事故情况下由于水力不稳定性而使燃料组件上升。堆芯上栅格板堆芯围板堆芯下栅格板第三页,共37页。初始堆芯采用三种不同初始堆芯采用三种不同(b tn)(b tn)加加浓度的燃料分区布置浓度的燃料分区布置 l加加浓浓度度最最高高的的燃燃料料(rnlio)(rnlio)装装在在堆堆芯芯的的外外围围,称称为为3 3区区,另另外外两两种种较较低低加加浓浓度度的的燃燃料料(rnlio)(rnlio)以以国国际际象象棋棋棋棋盘盘的的方方式式布布置置在堆芯内区,称为在堆芯内区,称为1 1区和区和2 2区。区。l各区所装燃料各区所装
3、燃料(rnlio)(rnlio)的加浓度及组件数如下:的加浓度及组件数如下:l1 1区:区:5353个燃料个燃料(rnlio)(rnlio)组件,加浓度为组件,加浓度为1.80%1.80%,l2 2区:区:5252个燃料个燃料(rnlio)(rnlio)组件,加浓度为组件,加浓度为2.40%2.40%,l3 3区:区:5252个燃料个燃料(rnlio)(rnlio)组件,加浓度为组件,加浓度为3.10%3.10%。l通通常常每每年年停停堆堆换换料料一一次次,更更换换三三分分之之一一堆堆芯芯,即即5252个个燃燃料料(rnlio)(rnlio)组组件件,新新燃燃烧烧的的加加浓浓度度为为3.253
4、.25。将将燃燃耗耗最最深深的的组组件件卸卸走走,新新燃燃料料(rnlio)(rnlio)放放入入外外区区,而而其其余余组组件件则则在在堆堆芯芯内内区按棋盘方式重新布置,使堆芯功率分布尽可能均匀。区按棋盘方式重新布置,使堆芯功率分布尽可能均匀。第四页,共37页。核燃料组件核燃料组件(z jin)(z jin)l核燃料组件由燃料棒、导向管、定位格架和上下管座组成,燃核燃料组件由燃料棒、导向管、定位格架和上下管座组成,燃料棒呈料棒呈17171717正方形排列正方形排列(pili)(pili)。l导向管与八层格架和上下管座连接,组成基本的燃料组件结构导向管与八层格架和上下管座连接,组成基本的燃料组件
5、结构骨架。而燃料棒被支撑并夹紧在这个结构骨架内,棒的间距沿骨架。而燃料棒被支撑并夹紧在这个结构骨架内,棒的间距沿组件的全长保持不变。组件的全长保持不变。l每个组件共有每个组件共有289289个栅元,设有个栅元,设有2424根导向管和一根堆内通量测根导向管和一根堆内通量测量管,其余量管,其余264264个栅元装有燃料棒。个栅元装有燃料棒。第五页,共37页。l大亚湾核电站所采用的是比法国标准900MW压水堆核电站所用的燃料组件更为(n wi)先进的改进型燃料组件。l突出的特点是当探测出某个组件有破损的燃料棒而且确定破损燃料棒的位置之后,可以用乏燃料池内安装的专用设施更换破损的燃料棒,从而修复该燃料
6、组件、重新利用。第六页,共37页。1 1、燃料、燃料(rnlio)(rnlio)芯块芯块 lmmmm,mmmm的正圆柱体的正圆柱体 。l为了减小芯块在温度和辐照为了减小芯块在温度和辐照(f zho)(f zho)作用下的膨胀和肿胀,作用下的膨胀和肿胀,从而减少芯块与包壳的相互作用,每个芯块的端面呈浅碟形。从而减少芯块与包壳的相互作用,每个芯块的端面呈浅碟形。l为获得合适的芯块显微结构,采用粉末压制的制块工艺并加入为获得合适的芯块显微结构,采用粉末压制的制块工艺并加入一些制孔剂,使烧结后芯块内部存在一些制孔剂,使烧结后芯块内部存在些细孔,即可以容纳绝些细孔,即可以容纳绝大部分裂变气体,又使芯块致
7、密化效应减至最少。大部分裂变气体,又使芯块致密化效应减至最少。第七页,共37页。2 2、燃料、燃料(rnlio)(rnlio)棒棒 l改改进进型型燃燃料料组组件件燃燃料料棒棒的的端端塞塞设设计计成成便便于于组组件件中中燃燃料料单单棒棒的的抽抽换换。端端塞塞以以有有一一圈圈径径向向槽槽为为特特点点,便便于于专专用用的的抽抽拔工具拔工具(gngj)(gngj)夹紧燃料棒。夹紧燃料棒。第八页,共37页。3 3、下管座下管座 l下管座是一个正方形箱式结构,它起着燃料组件底部构下管座是一个正方形箱式结构,它起着燃料组件底部构件的作用,又对流入燃料组件的冷却剂起着流量分配作件的作用,又对流入燃料组件的冷却
8、剂起着流量分配作用。下管座由四个支撑脚和一块方形孔板组成,都用用。下管座由四个支撑脚和一块方形孔板组成,都用304304型不锈钢制造。型不锈钢制造。l为了使导向管端塞定位和连接锁紧,在导向管孔的四周为了使导向管端塞定位和连接锁紧,在导向管孔的四周(szhu)(szhu)加工了凹口,锆加工了凹口,锆-4-4合金制的螺纹塞头拧紧并焊合金制的螺纹塞头拧紧并焊在导向管的底部。在导向管的底部。l导向管与下管座的连接借助其螺纹塞头来实现,螺纹塞导向管与下管座的连接借助其螺纹塞头来实现,螺纹塞头的端部带有一个卡紧的薄壁圆环,用胀管工具使圆环头的端部带有一个卡紧的薄壁圆环,用胀管工具使圆环机械地变形并镶入管座
9、内带凹槽的扇形孔中;螺纹塞头机械地变形并镶入管座内带凹槽的扇形孔中;螺纹塞头旋紧在锆合金端塞的螺孔中将导向管锁紧在下管座中。旋紧在锆合金端塞的螺孔中将导向管锁紧在下管座中。l组件重量和施加在组件上的轴向载荷,经导向管传递,组件重量和施加在组件上的轴向载荷,经导向管传递,通过下管座分布到堆芯下栅格板上。燃料组件在堆芯中通过下管座分布到堆芯下栅格板上。燃料组件在堆芯中的正确定位由对角线上两个支撑脚上的孔来保证,这两的正确定位由对角线上两个支撑脚上的孔来保证,这两个孔和堆芯下栅格板上的两个定位销相配合,作用在燃个孔和堆芯下栅格板上的两个定位销相配合,作用在燃料组件上的水平载荷同样通过定位销传送到堆芯
10、支承结料组件上的水平载荷同样通过定位销传送到堆芯支承结构上。构上。图2-4 导向管的缓冲段结构及其与下管座(un zu)的连接第九页,共37页。4 4、上管座、上管座(un zu)(un zu)l上管座是一个箱式结构,它起着燃料组件上部构件的作用,并构成了一个水腔,加热了的冷却剂由燃料组件上管座流向堆芯上栅格板的流水孔。上管座还构成燃料组件的相关部件的护罩。上管座由承接板、围板、顶板、四个板弹簧(tnhung)和相配的零件组成。除了板弹簧(tnhung)和它们的压紧螺栓用因科镍718制造之外,上下管座的所有零件用304型不锈钢制造。图2-5 燃料组件(z jin)上管座的结构 第十页,共37页
11、。5 5、导向、导向(do xin)(do xin)筒筒l在标准的1717燃料组件中,导向管占据24个栅元,它们为控制棒插入和提出提供了导向的通道。l导向管由一整根锆-4合金(hjn)管子制成。其下段在第一和第二格架之间直径缩小,在紧急停堆时,当控制棒在导向管内接近行程底部时,它将起缓冲作用。l缓冲段的过渡区呈锥形,以避免管径过快变化,在过渡区上方开有流水孔,在正常运行时有一定的冷却水流入管内进行冷却,而在紧急停堆时水能部分地从管内流出,以保证控制棒的冲击速度被限制在棒束控制组件最大的容许速度之内,又使缓冲段内因减速而产生的最大压力引起导向管的应力不超过最大许用应力。l缓冲段以下在第一层格架的
12、高度处,导向管扩径至正常管径,使这层格架与上面各层格架以相同的方式与导向管相连。图2-4 导向管的缓冲(hunchng)段结构及其与下管座的连接第十一页,共37页。6 6、通量测量、通量测量(cling)(cling)管管 l放在燃料组件中心位置的通量测量管用来容纳堆芯通量探测仪的钢护套管。通量测量管由锆-4合金(hjn)制成,直径上下一致,其在格架中的固定方法与导向管相同。第十二页,共37页。7 7、定位、定位(dngwi)(dngwi)格架格架 l燃料组件中,燃料棒沿长度方向由八层格架夹住定位,这种定位使棒的间距在组件的设计寿期内得以保持。格架的夹紧(ji jn)力设计成既使可能发生的振动
13、磨蚀到最小,又允许有不同的热膨胀滑移,也不致引起包壳的超应力。l格架由锆-4合金条带制成,呈l717正方栅格排列,条带的交叉处用电子束焊双边点焊连接。外条带比内条带厚,内条带的端部焊在外条带上,外条带端部由三道焊缝连接,使格架能在运输及装卸料操作过程中很好地保护燃料棒。第十三页,共37页。l在格架栅元中,燃料棒的边由弹簧施力,另一边顶住锆合金条带上冲出的两个刚性凸起,两边的力共同作用使棒保持中心位置。弹簧力是由跨夹在锆合金条带上的因科镍718制的弹簧夹子产生的,弹簧夹子由因科镍718片弯成开口环而制成,然后把夹子跨放在条带上夹紧定位,并在上下相接面上点焊,以把条带全部围起来。最终成形的弹簧组合
14、件形成两个相背的弹簧分别顶住相邻栅元的两根燃料棒,这样,弹簧作用在条带上的力自然抵消了。也就减少了格架的应力。l但是在下述部位的情况不同:外条带上只有刚性凸起,在导向管栅元里不需要设置弹簧。l定位格架通过条带上的调节(tioji)片直接点焊在导向管上与其相连。在格架的四周外条带的上缘设有导向翼,并按照避免装卸操作时相邻组件的格架相互干扰的方式来布置。在高通量区的六个格架(即从下至上第2至第7个格架)在内条带上还设置有搅混翼,以促进冷却剂流的混合,有利于燃料棒的冷却和传热。第十四页,共37页。2.32.3棒束控制棒束控制(kngzh)(kngzh)组件组件 l棒束控制组件包括一组棒束控制组件包括
15、一组2424根吸收根吸收剂棒和用作吸收剂棒支承结构的剂棒和用作吸收剂棒支承结构的星形架;星形架与安置在反应堆星形架;星形架与安置在反应堆容器容器(rngq)(rngq)封头上的控制棒驱封头上的控制棒驱动机构的传动轴相啮合。动机构的传动轴相啮合。l图图2-62-6展示出一个棒束控制组件展示出一个棒束控制组件的概貌。的概貌。第十五页,共37页。2 2、星形架星形架 l星形架由中心毂环、翼片和下部呈圆筒形的指状物等组成,它们之间用钎焊相连接。毂环上端加上多道凹槽,以便与传动轴相啮合并供吊装用。与毂环底端成整体的圆筒中设置有弹簧组件,以便在紧急停堆时,当棒束控制组件与燃料组件上管座的连接板相撞击时吸收
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