1反应堆分类:按中子能量分: 快中子堆 中能中子堆 慢中子堆按形势分: 非均匀堆 均匀堆 按燃料分:钍堆 浓缩铀堆 天然铀堆 按冷却剂 慢化剂分: 熔盐堆 有机堆 沸水堆(轻水堆 ) 压水堆 重水堆 石墨气冷堆 石墨冷水堆 按用途分:研究堆 生产堆 动力堆 生产动力堆 2压水堆的组成:压水堆主要由核反应堆 ,一回路系统,二回路系统,其他辅助系统组成
3 PWR堆堆芯设计要求:堆芯功率分布应尽量均匀,以便使堆芯有最大的功率输出;尽量 减小堆芯内不必要的中子吸收材料,以提高中子经济性;有最佳的冷却剂流量分配和最小的 流量阻力;有较长的堆芯寿命,以适当减少换料操作次数;堆芯结构紧凑,换料操作简单便。 4 1,2回路厂房中设备系统一回路厂房也就是反应堆安全壳,为一个立式圆柱状半球型顶 盖或球型建筑物内径约30-40米,高约为60-70米,内有反应堆,主循环泵,稳压器,汽 发生器和相应的管道阀门以及其他辅助设备组成的一回路系统。二回路厂房与普通火电厂的 汽轮机发电机组厂房相似,内有汽轮机发电机,凝汽器,凝结水泵,低压回水加热器, 高压回水加热器,除氧器,给水泵,汽水分离再热器,主蒸汽管道有关的辅助设备组成的二
5 压水堆本体结构:堆芯,压力容器,堆内构件,堆芯组件和控制棒驱动机构组成 6 PWR堆芯结构:核燃料组件,控制棒组件,固体可燃毒物,固体中子源和阻力塞组件等。
7 可燃毒物组件的结构和作用:只用于第一燃料循环的全新堆芯,用于控制堆芯的初始反 应性,功能是降低冷却剂水中的硼浓度,保持慢化剂负温度系数,可燃毒物棒为装在304 型不锈钢包壳管内的一根硼玻璃管(B2O3+SiO2)硼玻璃管在内径全长还用薄壁304型不锈 钢管状内衬支撑,包壳管两端堵塞并施密封焊,内外包壳之间留有足够气隙空间,以容纳放 出的氦气,限制其内压小于反应堆运行压力,将可燃毒物棒固定在压紧组件上就构成可燃毒 物组件
8 压力容器原材原则:材料具备高度的完整性;具有适当的强度足够的韧性;导热性能好; 便于加工制造,成本低廉;具有低的辐照敏感性
9 压力容器本体结构:上法兰,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组成。
10 反应堆容器顶盖结构:由顶盖法兰和顶盖本体焊接而成,顶盖本体为板材热锻成型,上 面焊有3只吊耳,一根排气管,一块金属支撑板,控制棒驱动机构管座,热电偶管座
11 压力容器失效形成:延性断裂:机械应力超过材料的屈服应力,承载段就开始塑性变形而 后断裂;;;脆性断裂:压力容器加工过程会产生微裂纹和材质不均匀性,承载后裂纹端部应 力增大并可能导致裂纹扩展,在适当条件下,裂纹会无限扩展形成断裂
12 堆内结构的定义 结构功能:堆内构件是指装在反应堆容器内,除了以下结构之外的所有其他构件:燃料组件,棒束控制组件,及其传动轴,可燃毒物组件,中子源组件,阻力塞组件和堆内测量仪表。由下部支撑结构(包括热中子屏蔽),堆芯上部支撑结构(包括控制棒束导向管)和压紧弹簧组成。;;;;;;;;;;;;主要功能:为冷却剂提供流道;为压内容器提供屏蔽,使其免受或少受堆芯中子辐射影响;为燃料组件提供支撑和压紧;固定监督用的辐照样品;为棒束控制棒组件和传动轴以及上下堆内测量装置提供堆内向导;平衡机械载荷和水力载荷;确保堆容器顶盖内的冷却水循环,以便顶盖保持一定温度
13 下部支撑结构的组成:堆芯吊篮组件(含堆芯支撑板);热中子屏蔽;流量分配孔板;
堆芯下栅格板;堆芯围板组件;堆芯二次支撑和测量通道。
14 热屏蔽的原因 方法改进:在辐照最大区域加强中子辐照防护,热屏蔽由4块不锈钢板 组成不连续的圆筒形,在反应堆中心铀的4个象限位置上(0° 90° 180° 270°)用螺 钉连接在堆芯吊篮外壁上,热屏还支撑辐照样品监督管。
15上部支撑结构的作用和组成作用:将堆芯组件定位、压紧、防止因冷却剂流动的水力作 用使堆芯组件上移;组成控制棒驱动线的重要构件,保证控制棒对中,起导向作用,使控制 棒在堆芯内平缓的上插 下插 执行控制任务;堆芯冷却剂出口温度测量装置支撑
16 核燃料组件结构: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
17X17正方形排列,导向管和八层格架与上下管座相连,组成基本的燃料组件的结构 骨架,燃料棒被支撑并夹紧在这个骨架内,棒的间距全长不变,每个组件有289个栅 元,设有24根导向管和1根堆内通量测量管。
17 燃料芯块结构特点:燃料芯块由低富集度的二氧化铀粉末经冷压、烧结成所要求密度的
块,经滚磨成一定尺寸的正圆柱体,端面呈碟形加倒角的形状,芯块内部存在细孔。
18 芯块密度差:高密度有利于导热,使芯块温度下降,但为了减小肿胀需要气孔,低密读 也有利,一般取芯块密度为理论密度的92~95%
19 上下管座的作用:上管座:一个箱式结构,燃料组件的上部结构,并构成一个水腔,加热了的冷却剂由上管座流向栅格板的流水孔,构成燃料组件相关部件的保护罩
下管座:正方形箱式结构,组建的底部构件,对流入组件的冷却剂流量起分配作用
20 控制棒组件的材料:黑棒:银-铟-镉合金,重量比80% 15% 5%,这种合金做成挤压成 型的芯块,封装在不锈钢包壳内,两端有端塞;;;灰棒:材料为不锈钢,结构形式与黑棒相 似;黑棒束:24根 银-铟-镉合金棒;灰棒束:8根 银-铟-镉合金棒 16根不锈 钢棒
21 控制棒驱动机构组成:线圈盒,电磁线圈,承压罩套,棘齿装置,棒位指导部件
22中子源组件的功能分类:功能:提高堆内中子通量水平,增加仪表测量精度,为堆的安
全启动提供可靠依据;启堆时“点火”作用。;;;分类:初级中子源组件;次级中子源组件。
23控制棒驱动机构提升过程:(下降)下降:夹持线圈通电,传动轴由夹持销爪支撑——提升线圈通电,传递销爪松开情况下,提升磁铁吸引传递磁铁带动传递销爪上升一步,传动轴不动——传递线圈通电,传递销转抓 住传动轴——夹持线圈断电,夹持销爪松开——提升线圈断电,传递磁铁落下,传递销爪带 动传动轴插入堆芯一步——夹持线圈通电,夹持销爪与传递销爪同时抓住传动轴
24 沸水堆结构特点(与PWR相比):压力壳厚度薄,压力壳尺寸比压水堆大:系统简单,回路设备少看,布置紧凑,管道阀门等设备承压低,易加工制造;采用堆内再循环系统,减少了反应堆压力壳开孔接管,管径小;电站运行灵活,功率变化速度快;燃料比功率小,同样功率条件下核燃料装置大;沸水堆蒸汽中含有一定放射性,使汽轮机放射性污染;燃料元件比压水堆粗,元件棒间间隙大,堆芯直径比压水堆大;控制元件有十字行截面,控制元件叶片在燃料组件间隙中涌动,控制元件从底部插入。
25 沸水堆控制棒的结构特点:沸水堆控制元件有十字形截面,其4个叶片内排列着许多内
装碳化硼的不锈钢立管,控制元件的叶片在燃料组件之间的空隙终于懂,一般是控制元件对 饮4个燃料组件,从底部插入。
27 Candu的分类与结构特点:分类:压力管式和压力壳式;;;;;结构:反应堆本体时一个大型水平放置的圆筒形排管容器,内有重水慢化剂,容器内贯穿多根水平管道,成为燃料管道,其中有燃料棒束和重水冷却剂,带出热量,经过蒸汽发生器,产生蒸汽做功,蒸汽发生器和冷却剂泵安装在反应堆两端,两端还设有端屏蔽
28 CANDU与 PWR堆芯设计差别:CANDU PWR 使用天然铀 使用浓缩铀 重水冷却和慢化 轻水冷却和慢化 压力管式 压力壳式
冷却剂和慢化剂分离 冷却剂和慢化剂为同一介质 小儿简单的燃料棒束 大燃料组件 不停堆换料 停堆换料
反应堆不用化容控制 反应堆使用化容控制
29 反应堆内辐照来源:α,β粒子(来自放射性衰变),γ射线,中子和裂变碎片
30γ射线与物质作用原理:γ射线通过物质是会引起便利或电子激发,它扰动物质中原子
和电子,电离作用使化合物的化学键破坏而分解成单体,共价键抗分解能力差,离子键比共价键强得多,金属键最稳定。
31 中子辐照损失原理:中子不带电,当它进入物质时和晶格中的原子发生碰撞,如果他传递給原子的能量足够大,将造成原子位移形成空穴,一次受碰撞的原子会通过碰撞引起另一个原子位移,并将此过程延续下去,直至没有足够能量再把其他原子从点阵中逐出为止,辐射作用产生的间隙原子以及点阵中相应留下的空穴,会对晶体造成永久缺陷,引起材料物理性质永久变化,这种效应叫辐照损失。
32 什么是核燃料:在反应堆中使用的裂变物质及可转换物质成为核燃料
33核燃料的基本要求:热导率高;抗辐照能力强,以达到高燃耗;燃料的化学稳定性好, 对冷却剂有抗腐蚀性;熔点高,且低于熔点时不发生有害变化;机械性能好易于加工。
34慢化剂设计要求,常用类型:设计要求:吸收中子吸收截面小,质量数低,散射截面大; 热稳定性好,辐照稳定性好;传热性能好;密度高;低廉易的。如是固体慢化剂,还要结构 强度高,抗腐蚀性能好,易于加工,对于液体慢化剂要不腐蚀结构材料,熔点在室温以下, 高温时有低的蒸汽压。常用的固体慢化剂:石墨,铍,氧化铍;液体慢化剂:普通水和重水
35 冷却剂的功用,性能要求:带出裂变放出的大量热,保证反应堆连续安全运行,并且利用这些热量对汽轮机作功;;;;;;要求:中子吸收和感生放射性小;高沸点低熔点;高的比热,输出功率低;热导率大;有良好的热和辐照稳定性;和其他材料相容性好;价格便宜。
36 结构材料分类:分为燃料包壳材料,堆芯结构材料,反应堆容器材料和热屏材料