AP1000主要設備介紹-new

1、AP1000AP1000主要設備介紹主要設備介紹郭郭 輝輝桃花江核電設備處桃花江核電設備處1主要內(nèi)容 壓力容器及一體化堆頂結構 蒸汽發(fā)生器 堆內(nèi)構件和驅(qū)動機構 反應堆冷卻劑泵 穩(wěn)壓器 燃料組件 雙層安全殼結構 小結2一回路設備 RCS系統(tǒng)由兩條環(huán)路組成，每條環(huán)路包括一臺蒸汽發(fā)生器、兩臺反應堆冷卻劑泵以及一根冷卻劑主管道熱管段、兩根冷管段，共同組成一條反應堆冷卻劑閉式循環(huán)回路。另外，系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓器、相應的連接管道(波動管)、閥門和用于運行控制和安全觸發(fā)的儀表。所有的RCS設備都位于反應堆安全殼內(nèi)，設備包括： 反應堆壓力容器(Reactor Pressure Vessel, RPV)，包括控制棒

2、驅(qū)動機構安裝接管； 堆內(nèi)構件（Reactor Vessel Internal, RVI）及控制棒驅(qū)動機構（Control Rod Drive Mechanism, CRDM）。 燃料組件(Fuel Assemblies, FA)3 反應堆冷卻劑泵(Reactor Coolant Pump, RCP)。共4臺屏蔽電機泵(Canned Motor pump)，每臺蒸汽發(fā)生器下部與兩臺泵相連接，即每個環(huán)路由兩臺泵驅(qū)動； 蒸汽發(fā)生器(Steam Generator, SG)包容反應堆冷卻劑的部分，包括SG的水室下封頭(Channel Head)、管板(Tube sheet)和傳熱管束(Tubes)；

3、穩(wěn)壓器(Pressurizer, PRZ)以及與其相連接通往一條反應堆冷卻劑主管道熱管段的波動管線(Surge Line) ； 安全閥(Safety Valves)和自動降壓系統(tǒng)(Automatic Depressurization System, ADS)的閥門； 主管道（Main Pipe，上述主要部件之間相互連接的管道），及設備支承；45壓力容器及一體化堆頂結構 反應堆壓力容器是承裝核反應堆堆芯并承受巨大運行壓力的密閉容器。 反應堆壓力容器起到壓力邊界的作用，是第二道放射性屏障，用于支承和包容反應堆堆芯，保持堆芯內(nèi)冷卻劑的水裝量。 在反應堆壓力容器內(nèi)部，除放置堆芯、堆芯支承結構、控制棒及

4、直接與堆芯連接的其他部件外，壓力容器還與一體化堆頂結構、主管道相連接，并且與置于安全殼內(nèi)混凝土結構上的壓力容器支承相接觸。6 壓力容器的組成 由筒體部分、過渡環(huán)段、半球形底封頭和半球形一體 化頂蓋構成。筒體部分分成上筒體和下筒體，過渡環(huán)段 連接下筒體和半球形底封頭。上下筒體、過渡環(huán)段及上下封頭由SA508-3 低合金鋼(錳-鉻-銅-鎳低碳貝氏體合金 鋼)制成，內(nèi)表面堆焊奧氏體不銹鋼。上、下筒體鍛件、過 渡環(huán)段、半球形底封頭間采用單或多道埋弧焊及手工電弧 焊焊接相聯(lián)。壓力容器主冷卻劑進出管嘴、直接安注管管 嘴和堆內(nèi)構件吊籃支承均位于上筒體(接管段)。上封頭 封頭由頂蓋和法蘭制成，上封頭為控制棒驅(qū)

5、動機構、堆內(nèi) 測量提供了安裝孔和支承，為RPV放氣管和一體化堆頂結 構提供了支承。 7AP1000壓力容器主要參數(shù)：筒體內(nèi)徑 3988mm 筒體壁厚 203mm高度 12.2m 設計壓力 17.13MPa設計溫度 343.3 重重 425.3噸筒體接管 4進2出 入口管嘴(高)內(nèi)徑 0.56m出口管嘴(低)內(nèi)徑 0.79m 下封頭厚度(最小值) 152.4mm活性段厚度(最小值) 203.2mm 主體材料 SA508-3鍛件8 一體化堆頂結構 由如下的主要部分組成： 屏蔽罩及檢查門、堆芯測量探頭的提升絞盤、起吊三角架、電纜托架及其支承結構、螺栓起吊軌道、CRDM抗震支承和堆內(nèi)測量儀表(ICIS

6、)支承結構CRDM風冷通道(即冷卻圍筒)。 一體化頂蓋組件將這些分開的部件與頂蓋一起組成一個整體結構，在更換燃料時，可以作為一個獨立單元被拆除和移動到儲存架上，這樣縮短了反應堆開蓋的操作時間，大大減小了維修操作人員的輻射劑量。9一體化結構頂蓋及內(nèi)部結構一體化結構頂蓋及內(nèi)部結構1011壓力容器技術特點： 壓力容器的堆芯下筒體(堆芯活性段)采用了環(huán)型鍛件結構，取消了縱向焊縫； 在壓力容器的材料中降低了鎳和銅的含量，把輻照脆化的影響降到最低； 盡可能地降低初始的“無塑性轉(zhuǎn)變溫度”（是指按ASME E208試驗時，標準試樣發(fā)生斷裂的最高溫度，它表明含有小裂紋的試樣在動態(tài)加載屈服應力下發(fā)生脆斷的最高溫度

7、），活性區(qū)鍛件材料RTNDT為-28. 9，提高壓力容器材料的斷裂韌性，以延長核電廠的運行壽期； 在RPV頂蓋的貫穿件焊縫和接管安全端焊縫采用Inconel 690合金焊材(這是目前潛在應力腐蝕裂紋敏感性最低的工業(yè)材料);12 堆芯儀表通道設在RPV頂部，使得所有的貫穿件都布置在壓力容器頂部，下封頭上沒有任何貫穿孔，這樣就徹底排除了壓力容器底部泄漏導致反應堆失水事故的可能性。上封頭有69個貫穿孔為控制棒驅(qū)動機構提供路徑，另外還有42個貫穿孔用于堆內(nèi)測量的通道（堆芯中子通量、溫度測量管等）。 在堆芯筒體的上筒節(jié)上增加了兩個直接安注管口，縮短了事故工況下堆芯注入冷卻劑的響應時間。 冷卻劑入口接管嘴

8、位置高于出口接管嘴，使得維修時不用堆芯卸料就能對主泵進行檢修。 一體化堆頂結構(Integrated Head Package, IHP)由多個獨立的設備組成，從而簡化了反應堆的換料操作。在停堆換料期間，通過它與反應堆壓力容器頂蓋移動聯(lián)合操作，減少了停堆時間和個人輻射劑量。另外，一體化堆頂結構減少了其相關部件在安全殼內(nèi)的存放空間。AP1000這些改進提高了RPV的可靠性,在假想設計基準事件和超設計基準事件的條件下更好地保護堆芯。13壓力容器制造的技術難點： 14 AP1000壓力容器大鍛件全部采用ASME SA508 制造標準。壓力容器要求達到60年的設計壽命，這對制造廠的核電大鍛件制造工藝水

9、平提出了很高的要求。經(jīng)過研究和分析，發(fā)現(xiàn)AP1000反應堆壓力容器大鍛件至少存在以下幾個方面的制造難點：原材料冶煉和鍛造困難一體化上封頭的制造工藝復雜原材料冶煉和鍛造困難多包合澆 與二代改進型機組相比，AP1000反應堆壓力容器的大鍛件體積重量更大， 其中一體化頂蓋封頭、堆芯段筒體和容器法蘭接管段筒體需要使用270500噸的大鋼錠，這就要求制造廠具備成熟的三包合澆至五包合澆的工藝；雙真空處理工藝 為了控制材料中氣體含量尤其是氫的含量，ASME標準明確要求：“在澆注鋼錠前和澆注中，為了除掉有害氣體（尤其是氫），對熔融鋼水應進行真空處理”。根據(jù)以往核電設備的制造經(jīng)驗，鋼包樣的氫含量應該不大于2pp

10、m，這樣才能保證后道工序的正常操作。所以，鍛件鋼錠多包合澆過程中需對多包鋼水真空處理并在澆注中再次進行真空澆注。很多制造廠只有單真空處理的能力或者只能針對單包鋼水進行雙真空處理。如何實現(xiàn)多包合澆同時雙真空處理工藝，是大部分制造廠都不得不面對的難題。16 消氫處理 根據(jù)已有的部分AP1000反應堆壓力容器大鍛件熔煉分析報告的結果，發(fā)現(xiàn)即使使用了雙真空處理工藝，也不能保證一定能達到氫含量小于2ppm的要求。原材料加工過程中還應該采取消氫的補救措施，比如：在鍛件鍛后熱處理過程中延長擴氫時間，以降低成品中的氫含量。 工藝和質(zhì)量控制要求更高 AP1000反應堆壓力容器的設計壽命要求達到60年,這就對承受

11、強輻照區(qū)域材料的機械性能指標提出了很高的要求。根據(jù)1版設計規(guī)格書，容器法蘭接管段筒體、堆芯段筒體和過渡段筒體以及三者之間的兩條環(huán)焊縫都屬于承受強輻照區(qū)域的材料，制造廠必須嚴格控制每一個細微的制造工藝、檢驗與試驗環(huán)節(jié)，才能達到RTNDT -28.9的技術指標。 17一體化上封頭的制造工藝復雜由于一體化頂蓋封頭在毛坯狀態(tài)時，其頂蓋法蘭部分的壁厚至少達到730mm，此時的鍛造沖型就不再是普通的板坯“拉深”工藝。所以一體化頂蓋封頭的沖型工藝對制造廠是一個很大的挑戰(zhàn)。中國一重目前正在做產(chǎn)品試驗件。一體化頂蓋封頭在淬火過程中的防變形問題是一個極大的難題，需要經(jīng)過反復的模擬計算，甚至需要做小型模擬件淬火試驗

12、來確認淬火工藝。18蒸汽發(fā)生器 蒸汽發(fā)生器是將堆芯熱能傳遞給二回路介質(zhì)以產(chǎn)生蒸汽的熱交換設備。 為典型的直立式帶有一體化汽水分離器的U型管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器。蒸汽發(fā)生器屬于安全A級和抗震I類設備。設備整體高度約22m，上內(nèi)徑約5.3m，下內(nèi)徑約4.1m，一次側壓力17.13MPa，溫度343，二次側壓力8.17MPa,溫度315.6，一次側到二次側壓差11MPa，傳熱管面積11477m2。19 冷卻劑通過熱管段流進水室，水室的下部為橢圓型和圓柱型部分，這種布置可以加大所有管道的通路，包括外圍的管道。與球形設計相比，這種特性增強了AP1000傳熱管的檢查、維修能力。非能動的余熱排出系統(tǒng)管道與蒸汽

13、發(fā)生器一次側流道底部相連。AP1000的蒸汽發(fā)生器提高工作壓力到7.15MPa（普通PWR為4.56.5MPa），增強傳熱能力，并提高動力回路的效率。2021AP1000蒸汽發(fā)生器的主要技術特點：蒸汽發(fā)生器的U型傳熱管采用三角形排列；采用三葉狀孔(梅花孔)支承板，改進了防振條工藝；管板上的傳熱管采用全深度液壓脹管工藝，最大限度地防止二回路水進入傳熱管與管板之間的縫隙。采用一體化的汽水分離器；22 傳熱管使用耐腐蝕性能很好的合金因科鎳690，改善了材料可焊性、 腐蝕性、機械性等性能，管板一次側鍍因科鎳合金，給水環(huán)、輔助給水管道和一些主要分隔組件采用因科鎳合金； 采用橢圓形的一次側下腔室，便于機器

14、人工具進出和維護保養(yǎng)； 蒸汽發(fā)生器下封頭直接與兩臺反應堆冷卻劑泵的殼體相連接； 在AP1000中，蒸器發(fā)生器和給水系統(tǒng)的組合設計有利于消除“水錘”現(xiàn)象。23SG的制造難點24SG的制造難點 鍛件尺寸大、結構復雜 AP1000蒸蒸發(fā)器單件就達633噸（焊上主泵泵殼后為665噸），比國內(nèi)制造的同類產(chǎn)品（秦山二期的蒸發(fā)器為344噸）重近一倍，其鍛件尺寸也都相應加大（見下表），其中蒸發(fā)器的水室封頭包括4個接管嘴，都需要一體化鍛造，由于形狀和結構復雜，一些過渡曲面不能依靠自由鍛成型,而需要工具和模具，加工難度很高。大型鍛件最大外形尺寸鍛件名稱M310AP1000最大外徑及高度（mm）最大外徑及高度（mm

15、）蒸發(fā)器水室封頭=3608 h=1813=4487 h=2273.7蒸發(fā)器管板=3485 h=718鉆孔厚度562=4487.67 h=1171.7鉆孔厚度790.726 管板制造技術要求高 蒸發(fā)器管板的制造，首先要嚴格控制原材料中的含氫量，根據(jù)制造廠已有的制造經(jīng)驗，倘若含氫量達不到標準，很容易在堆焊過程中發(fā)生基體裂紋的情況（斗山在管板制造過程中發(fā)生的問題），另外，在鍛造過程中要控制疏松，必須采取特殊的鍛造方法寬砧強壓，且正反兩面壓實。 蒸發(fā)器管板鉆孔也是一個難題，AP1000的管板直徑3999mm，共要鉆20050個孔，鉆孔厚度790.7 mm，孔徑17.475mm，與M310相比，孔的數(shù)量

16、多了兩倍以上，孔徑變細，鉆孔更深。管板增厚，管孔變小，鉆孔難度相應增加，鉆頭轉(zhuǎn)速、進給量等工藝參數(shù)要通過反復實驗確定。27 傳熱管制造難度大 AP1000傳熱管材質(zhì)為因科鎳合金690，數(shù)目為10025根（M310的蒸發(fā)器為4474根），規(guī)格為17.475mm1.016mm，每根長度約48m，與M310相比更細、更長、管壁更薄，對于原材料冶煉、冷拔及熱處理工藝環(huán)節(jié)的要求也更高，蒸發(fā)器傳熱管目前國內(nèi)尚無生產(chǎn)，世界范圍內(nèi)也僅有2家供貨商，產(chǎn)能緊張。2829SG傳熱管支承板30堆內(nèi)構件和驅(qū)動機構 堆內(nèi)構件由上部構件和下部構件兩部分組成，堆內(nèi)構件的主要材料是奧氏體不銹鋼。 31 AP1000上部堆芯支承

17、部件 由上部支承板、上部堆芯板、支承柱和導向筒組件組成。支承柱構成上部支承板與上堆芯板之間的空間。支承柱的頂部和底部固定在這些板上，并在兩板之間傳遞機械載荷。部分支承柱對固定式堆內(nèi)探測器導管起輔助支承作用。堆芯測量柱容納堆內(nèi)探測器，在安裝、反應堆運行及停堆換料探測器移出時，為這些探測器提供了保護通道。 32AP1000 上部堆內(nèi)構件示意圖33 AP1000下部堆芯支承部件 是堆內(nèi)構件中主要的組成部分和支承部件。它由吊籃筒體、下部堆芯支承板、堆芯二次支承、渦流抑制板、堆芯圍筒，徑向支承鍵及相關附屬部件組成，堆內(nèi)構件為堆芯、控制棒提供對中和支承，使反應堆得以安全可靠地運行 34AP1000下部堆內(nèi)

18、構件示意圖35堆內(nèi)構件的功能有： 盛裝燃料組件與相關組件，并為它們提供定位和預緊力； 為控制棒組件提供可靠的導向，吸收落棒沖擊能； 為堆芯提供冷卻劑流道和合理的流量分配，并減少冷卻劑無效泄漏； 屏蔽中子和射線，減少壓力容器的輻照損傷； 為堆芯中子注量率測量和溫度測量系統(tǒng)提供固定支承和導向； 為壓力容器輻照樣品監(jiān)督管提供固定的位置； 為堆芯跌落提供二次支承。3637AP1000堆內(nèi)構件的技術特點： 堆內(nèi)構件、堆芯支承結構、堆芯圍板、下降段環(huán)腔和流量導向結構布置以及堆芯上部設備和結構的設計均與M310相似，但是也存在若干差別。 AP1000改進后的優(yōu)點如下： 簡化圍板結構，減少大量螺釘結構，可以大

19、量減少松動件； 采用全焊接結構的堆芯圍板，有效地消除了在以往設計中采用的堆芯圍板螺栓可能脫落的危險； 吊籃底部位置下移，有利于嚴重事故下堆芯熔融物在RPV下部的持留。38序號改進之處AP1000M3101進出口管4進2出3進3出2進出口管嘴平面進口高于出口同一平面內(nèi)3下部支承結構中子注量率測量管移至RPV頂部 減少為一塊渦流抑制板 取消中子測量支承柱 保留最主要的支承柱 吊籃底板位置下降中子注量率測量管在RPV下封頭 兩塊支承板 較多的中子注量率測量支承柱4上部支承結構 增加導向筒 抬高壓緊帽支承高度 導向筒數(shù)量少5圍板 采用焊接式圍板加上圍筒組合結構 減少大量連接螺栓 螺栓連接形式的圍板結構

20、 大量連接螺栓39控制棒驅(qū)動機構 控制棒驅(qū)動機構(CRDM)裝在壓力容器頂蓋上，主要功能是驅(qū)動控制棒在堆芯內(nèi)上升下降，實現(xiàn)對反應堆的啟動、停止、功率調(diào)節(jié)以及事故情況下的安全保護。AP1000的控制棒驅(qū)動機構沿用壓水堆電站控制棒驅(qū)動機構的成熟技術，為磁力提升型驅(qū)動，主要包括承壓殼體、磁軛線圈、驅(qū)動軸、耐壓殼、鉤爪及位置指示器組成40為了增加勾爪部件的耐磨性和可靠性，AP1000的控制棒驅(qū)動機構采用了雙勾爪結構。41堆內(nèi)構件和控制棒驅(qū)動機構和以前相比的主要區(qū)別在于： 堆內(nèi)構件更多采用了焊接方式，需要一定的工藝試驗和攻關；驅(qū)動機構與60年壽命相適應的材料、零件與加工工藝相適應。42反應堆冷卻劑泵 反

21、應堆冷卻劑泵 又稱為主泵，是核蒸汽供應系統(tǒng)主回路中除控制棒驅(qū)動機構外唯一能動部件，AP1000的RCP采用了屏蔽電機泵，即：屏蔽電動機(Canned Motor)+無軸封的泵(Seal-less Pump)。 反應堆冷卻劑泵的水力部件主要是由泵殼、葉輪和導葉等零部件組成的混流式泵。泵和電機之間由熱屏隔離堆芯冷卻劑的高溫。AP1000 RCP的電功率為5500 kW，額定轉(zhuǎn)速為1800 r/min。啟動和運行時通過變頻器來提供電源。 4344 屏蔽電機泵內(nèi)部結構圖45 AP1000反應堆冷卻劑泵屏蔽電機是一種專門設計的單繞組、四極、三相、屏蔽套式感應電機.，采用60 Hz電源，經(jīng)變頻器啟動和運行

22、， 其設計是在已有運行經(jīng)驗的同類電機基礎上放大。可參考的屏蔽電機均沒有飛輪，而AP1000反應堆冷卻劑泵屏蔽電機有上下兩個飛輪，由飛輪帶來的能量損耗大約1000 kW。由于屏蔽電機的損耗較高，冷卻措施及溫升控制是關鍵。電機冷卻滿足設計要求，是實現(xiàn)長期可靠運行的關鍵。電機繞組的絕緣級別選用“N”級(200 )。46 AP1000屏蔽電機主要部件包括: 軸承、屏蔽套、飛輪、釘子繞組及冷卻等部分。AP1000飛輪部件由上下兩個組件組成，材質(zhì)使用重鎢合金，以便在小體積內(nèi)實現(xiàn)高轉(zhuǎn)動慣量。上部飛輪組件采用熱套裝的預應力方法，用外套環(huán)將12塊扇形鎢合金固定在不銹鋼內(nèi)輪轂上，其外部包有屏蔽套以防止應力腐蝕，最

23、后將飛輪固定在屏蔽電機泵的主軸上。 474849AP1000屏蔽電機泵的主要技術特點： AP1000屏蔽電機泵的特點是:高可靠性、大轉(zhuǎn)動慣性、簡化維護保養(yǎng)。具體如下: 支承方式獨特:每臺蒸汽發(fā)生器各有2臺反應堆冷卻劑泵，反應堆冷卻劑泵直接與蒸汽發(fā)生器的下封頭連接。這種結構設計取消了反應堆冷卻劑泵與蒸汽發(fā)生器之間的冷卻劑管道，降低了環(huán)路的壓降，簡化了蒸汽發(fā)生器、泵和管道的基座與支承系統(tǒng)。 無軸封無泄漏:反應堆冷卻劑泵沒有軸密封裝置，因而消除了因軸密封失效而導致失水事故的可能性，從而大大提高了安全性，也減少了泵的維修工作量。 轉(zhuǎn)動慣量大:反應堆冷卻劑泵電機設置上下兩個重鎢合金飛輪，以提高泵的轉(zhuǎn)動慣

24、性，延長了惰走時間，從而在失去電源之后能提供足夠的惰轉(zhuǎn)流量。50 高可靠性維護簡便:反應堆冷卻劑泵裝有三個軸承，兩個徑向軸承和一個雙向推力軸承，都在電機一側軸承采用水潤滑方式，且有同類型、多規(guī)格的設計、制造和長年運行經(jīng)驗積累。 整體占用空間小:反應堆冷卻劑泵啟動時采用變頻調(diào)速控制裝置，可減小低工況時的電機功率，從而減小啟動電流，最大限度地縮小電機尺寸。 水力模型優(yōu)秀:水泵具有較高的水力效率和較好的抗汽蝕性能，在一定程度上彌補了電機效率偏低的缺陷。 輔助系統(tǒng)簡化:無上充、泄漏系統(tǒng)和停車密封系統(tǒng)，連鎖保護要求及監(jiān)測點相對減少；整體結構簡單、緊湊，零部件較軸封泵減少。 主要缺點:屏蔽電機效率比普通電

25、機低。51主泵制造的技術問題： 雖然屏蔽泵有實踐證實的諸多優(yōu)越性和工業(yè)領域內(nèi)多年的成功應用經(jīng)驗，但是AP1000的主泵尺寸更大，電功率接近現(xiàn)有最大屏蔽泵的兩倍且有惰轉(zhuǎn)要求，這帶來以下技術問題： 屏蔽泵綜合效率低，能量損耗很高，惰轉(zhuǎn)飛輪更加劇了這一情況，必須采取有效的冷卻措施控制溫升。 原屏蔽泵電源是按照60Hz設計的，運行時需要將國內(nèi)50Hz工頻變?yōu)?0Hz，即要求原來僅在啟停時運行的變頻器持續(xù)運行，變頻器在新工況下的可靠性需進行驗證確認。 惰轉(zhuǎn)飛輪的制造。AP1000主泵飛輪為特有結構，尚無可參考的經(jīng)驗，尚要經(jīng)過結構設計、制造工藝及試驗、設計驗證和性能驗證試驗等環(huán)節(jié)才能投入實用52穩(wěn)壓器 A

26、P1000的穩(wěn)壓器在成熟壓水堆經(jīng)驗基礎上，采用電加熱立式圓筒形結構設計，穩(wěn)壓器上封頭為半球形，與筒體等厚。上封頭設有一個人孔(安裝檢修用)、一個噴霧接管、兩個安全閥接管；下封頭中央為波動管接管。波動管進口處設置濾網(wǎng)，防止穩(wěn)壓器內(nèi)雜物進人主系統(tǒng)，同時，可改善由波動管流入水與穩(wěn)壓器水的混合。53 穩(wěn)壓器容積取值為59. 47m3，比相同的穩(wěn)壓器容積增大了40%，大容積穩(wěn)壓器增加了瞬態(tài)運行余量，可減少反應堆非計劃停堆次數(shù)，使核電廠能夠更加可靠地運行。54穩(wěn)壓器的主要功能 壓力調(diào)控：穩(wěn)壓器底部的波動管與主系統(tǒng)冷卻劑環(huán)路的熱管端相連，頂部設置噴霧管與冷管段相連，可利用冷、熱管段的壓差(即反應堆進、出口的

27、壓降)噴霧，即當系統(tǒng)壓力偏高時，通過噴霧，降低系統(tǒng)壓力。穩(wěn)壓器下部的水腔室內(nèi)設置電加熱元件，當系統(tǒng)壓力偏低時，電加熱器啟動，通過加熱，提高系統(tǒng)壓力。使系統(tǒng)運行過程中，保持壓力變動控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。 調(diào)節(jié)水位：穩(wěn)壓器的水位和系統(tǒng)的容積控制，由穩(wěn)壓器和另設的容積控制系統(tǒng)共同完成。通常穩(wěn)壓器的水位調(diào)節(jié)，可分擔系統(tǒng)容積變化量的絕大部分，其他部分從主系統(tǒng)排出的下泄流量和補進的上充流量進行調(diào)節(jié)，以保障反應堆運行的安全。55 超壓保護：主系統(tǒng)的超壓保護靠設置在穩(wěn)壓器頂部的安全閥來實現(xiàn)。超壓時排出的蒸汽，通常進人卸壓箱內(nèi)冷凝，其中不能冷凝的氣體則由廢氣處理系統(tǒng)收集進行處置。穩(wěn)壓器及其相應系統(tǒng)所提供的超壓或

28、低壓保護，可有效地防止堆芯及其他相關設備損壞。 參與反應堆啟動和停堆調(diào)節(jié)：在反應堆啟動過程中，按反應堆冷卻劑系統(tǒng)升溫升壓的要求，利用穩(wěn)壓器電加熱元件可提供部分熱源，控制升溫升壓過程，并使系統(tǒng)壓力按預定的程序提高到規(guī)定值；停堆時，按反應堆冷卻劑系統(tǒng)降溫要求，有序?qū)崿F(xiàn)其降溫降壓的預期值。 附帶除氣功能：在特定情況下，穩(wěn)壓器還可作為一回路系統(tǒng)熱力除氧器使用，用于消除反應堆冷卻劑系統(tǒng)的裂變氣體及其他有害氣體。即當噴霧水達到飽和溫度時，可使溶解在水中的氣體分離出來，由廢氣收集系統(tǒng)進行處理。 56AP1000穩(wěn)壓器技術特點： 足夠的飽和水容積和蒸汽汽腔容積，能滿足系統(tǒng)容積變化所要求的壓力響應性能。 在反應

29、堆自動控制的情況下，功率階躍變化l0%滿功率時，穩(wěn)壓器有足夠的水容積，防止停堆。 制系統(tǒng)正常工作以及核蒸汽供應系統(tǒng)沒有故障的情況下，反應堆停堆和汽輪機停機后，穩(wěn)壓器有足夠的水容積，防止電加熱元件裸露。 控制系統(tǒng)正常工作的情況下，功率從100%滿功率階躍降負荷到廠用電負荷時，穩(wěn)壓器有足夠大的蒸汽容積調(diào)節(jié)由此引起的容積波動。57 廠甩全部負荷后，在穩(wěn)壓器高水位時引起停堆以及沒有蒸汽排放的情況下，穩(wěn)壓器有足夠大的蒸汽容積防止通過安全閥排放水。 控制系統(tǒng)和補水系統(tǒng)正常工作以及核蒸汽供應系統(tǒng)沒有故障的情況下，反應堆停堆和汽輪機停機，不會因為穩(wěn)壓器低壓而觸發(fā)專設安全設施。 其外形和容積比M310大了約三分

30、之一,增加了加工制造的難度。58燃料組件 59 燃料棒是由ZIRLO包殼管、二氧化鈾陶瓷芯塊、壓緊彈簧、上端塞和下端塞組成。燃料組件結構如下圖所示。ZIRLO是先進的鋯基合金，具有優(yōu)良的機械性能和低的中子吸收截面。燃料芯塊是圓柱體，由濃縮的二氧化鈾粉末冷壓形成，燒結到需要的密度。芯塊端面為碟形，以允許有更多的軸向膨脹和增加裂變氣體的貯存空間。 AP1000燃料棒的設計考慮了以下隨燃耗變化的效應，包括燃料密度改變、裂變氣體釋放、包殼蠕變、芯塊一包殼相互作用(Pellet-Cladding Interaction, PCI)和其他物理性能。燃料棒的完整性設計能適應高的燃料溫度、由裂變氣體釋放引起的

31、高內(nèi)壓以及高包殼應力、應變、應變疲勞和磨蝕。60 燃料棒被支撐在由14 個結構格架（1個頂部格架、1個底部格架、8個中間格架和4 個中間攪混格架）加一個保護格架組成的燃料組件骨架中形成燃料組件。每個燃料組件包括括264 根燃料棒，24 根控制棒導向管和1 根儀表管。 AP1000 堆芯有157 組燃料組件，燃料棒采用17 x 17 排列，堆芯活性區(qū)高度為4.267m。AP1000堆芯設計為標準18個月?lián)Q料 (510 EFPD) ，具備向24個月?lián)Q料過渡的能力。堆芯功率密度與現(xiàn)役核電廠維持一致。 616263堆芯活性區(qū)燃料棒等效直徑初始堆芯活性區(qū)高度（冷態(tài)）高-徑比總截面積水鈾分子比（冷態(tài)）3.

32、0m4.3m1.407.3m22.40每個組件的棒束棒排列外徑包殼厚度包殼材料26417*170.95cm0.57mmZIRLOTM燃料芯塊燃料組件UO2芯塊密度（理論密度的%）直徑長度95.5%0.82cm0.98cm數(shù)量整個組件截面尺寸燃料重量，UO2每個組件控制棒導向管的數(shù)量頂部和底部格架中間格架中間攪渾格架底部保護格架1570.21*0.21m95975kg242個8個ZIRLOTM4個ZIRLOTM1個燃料富集度（首爐堆芯布置的兩種方案）A區(qū)B區(qū)C區(qū)D區(qū)E區(qū)F區(qū)0.7401.6552.8003.0533.7274.2331區(qū)2區(qū)3區(qū)2.353.404.4564雙層安全殼結構 AP10

33、00的安全殼與通常壓水堆的預應力混凝土安全殼不同，它由兩層組成，其內(nèi)層為圓柱形鋼制容器，外層為鋼筋混凝土屏蔽構筑物，均屬抗震I類構筑物。 內(nèi)層獨立式的安全殼是帶上下橢圓封頭的圓柱形鋼制容器，它也是整個非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的組成部分，鋼制安全殼容器(Steel Containment Vessel)由五個主要結構模塊組裝建造而成。每個模塊都由預先成型的、噴好漆的鋼板(SA738)制成。這些模塊包含環(huán)形加強筋、環(huán)吊梁、設備閘門、人員氣閘門、貫穿件和其他附件。安全殼的設計能支撐環(huán)吊及其載荷，并考慮了蒸汽發(fā)生器的更換。6566鋼制安全殼作用有二： 1、作為防止放射性物質(zhì)釋放的最后一道屏障。 2、作為一

34、個巨大的傳熱表面，從安全殼移出足夠的能量，保證在設計基準事故下，安全殼不會超壓。 鋼制安全殼的技術參數(shù)如下： 材料：SA738，B級 直徑/高度：39.624m/65.634m 厚度：約45mm 設計基準事件（壓力/溫度）：0.406MPa/148.9 嚴重事故工況下（壓力/溫度）：0.88MPa/204.4 容積：56634m3 設計泄漏率：0.1%容積/天67 安全殼屏蔽構筑物(Containment Shield Building) 為鋼筋混凝土結構，與安全殼容器和輔助廠房共用基礎底板，筒體墻厚0. 914 m。另外，筒體在頂部錐形結構上支撐PCS儲水箱(Passive Containm

35、ent Cooling Water Storage Tank , PCCWST)?？諝鈹U散器位于屏蔽構筑物頂部中央，向上排出冷卻安全殼的空氣和水汽。 68 安全殼屏蔽構筑物的作用是： 在正常運行期間，屏蔽構筑物的作用是給安全殼鋼制容器、帶放射性的系統(tǒng)和部件 提供保護性屏障，以免受外部事件(颶風、飛射物等)的影響。 作為非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的一個組成部分，其內(nèi)壁與導流板一起形成通道，引導空氣從鋼制安全殼底部往上流動，對鋼制安全殼表面進行有效冷卻。697071鋼制安全殼的制造 鋼制安全殼是AP1000特有設備，其特點在于外形尺寸大、鋼板厚度大、封頭分片曲面形狀復雜、拼裝后的整體精度要求高， 且采用新型鋼板材料， 因此對CV安全殼容器的制造工藝提出了新的要求。 目前，山東核電設備制造公司該公司承擔的三門核電站一號機組鋼制安全殼底封頭的第一、二、三層共32張成型弧形鋼板已全部出廠，運往三門核電站工程建設現(xiàn)場進行拼裝組對和焊接。第四層32張弧形鋼板也已經(jīng)于5月22日全部壓制完成。72一回路設備特性小結 AP1000反應堆冷卻系統(tǒng)(RCS)的設計建立在西屋公司所設計并已通過運行驗證的成熟技術基礎之上。AP1000的RCS的主要部件與傳