大亚湾核电站本体结构

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1、第二章大亚湾核电站本体结构2.1堆芯概述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年代末先进水平的压水反应堆堆型，单机组电功率近百万千瓦。图2-1大亚湾核电站反应堆本体结构剖面图堆芯装有157个几何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，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初始堆芯采用三种不同加浓度的燃料分区布置加浓度最高的燃料装在堆芯的外围，称为3区，另外两种较低加浓

2、度的燃料以国际象棋棋盘的方式布置在堆芯内区，称为1区和2区。各区所装燃料的加浓度及组件数如下：1区：53个燃料组件，加浓度为1.80%，2区：52个燃料组件，加浓度为2.40%，3区：52个燃料组件，加浓度为3.10%。通常每年停堆换料一次，更换三分之一堆芯，即52个燃料组件，新燃烧的加浓度为3.25％。将燃耗最深的组件卸走，新燃料放入外区，而其余组件则在堆芯内区按棋盘方式重新布置，使堆芯功率分布尽可能均匀。2.2核燃料组件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17×17正方形排列。导向管与八层格架和上下管

3、座连接，组成基本的燃料组件结构骨架。而燃料棒被支撑并夹紧在这个结构骨架内，棒的间距沿组件的全长保持不变。每个组件共有289个栅元，设有24根导向管和一根堆内通量测量管，其余264个栅元装有燃料棒。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先进的改进型燃料组件。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，从而修复该燃料组件、重新利用。1、燃料芯块直径8.19mm，高度13.5mm的正圆柱体。为了减小芯块在温度和辐照作用下的膨胀

4、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。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—些细孔，即可以容纳绝大部分裂变气体，又使芯块致密化效应减至最少。2、燃料棒改进型燃料组件燃料棒的端塞设计成便于组件中燃料单棒的抽换。端塞以有一圈径向槽为特点，便于专用的抽拔工具夹紧燃料棒。3、下管座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用。下管座由四个支撑脚和一块方形孔板组成，都用304型不锈钢制造。为了使导向管端塞定位和连

5、接锁紧，在导向管孔的四周加工了凹口，锆-4合金制的螺纹塞头拧紧并焊在导向管的底部。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。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。图2-4导向管

6、的缓冲段结构及其与下管座的连接4、上管座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、四个板弹簧和相配的零件组成。除了板弹簧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燃料组件上管座的结构5、导向筒在标准的17×17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。导向管由一整根锆-4合金管子制成。其下段在第一和第二格

7、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。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。缓冲段以下在第一层格架的高度处，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导向管的缓冲段结构及其与下管座的连接6、通量测量管放在燃料组件中

8、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合金制成，直径上下一致，其在格架中的固定方法与导向管相同。7、定位格架燃料组件中，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。格架的夹紧力设计成既使可能发