核反應(yīng)堆工程16

核能開(kāi)發(fā)與應(yīng)用反應(yīng)堆壓力容器是用來(lái)固定和包容堆芯、堆內(nèi)構(gòu)件，使核燃料的裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)限制在一個(gè)密封的金屬殼內(nèi)進(jìn)行。一般把燃料元件包殼稱(chēng)為防止放射物質(zhì)外逸的第一道屏障。把包容整個(gè)堆芯的壓力容器及一回路管路系統(tǒng)稱(chēng)為第二道屏障。壓力容器外形尺寸大、質(zhì)量大，加工制造技術(shù)難度大，特別是隨著核電站單堆容量增大，壓力容器的尺寸也越來(lái)越大。例如，電功率為1200Mw的核電站，其壓力容器高13．3M，內(nèi)徑5m，壁厚2400M，質(zhì)量達(dá)540t。主焊縫厚達(dá)200—300mm，因此焊接質(zhì)量和檢驗(yàn)工序復(fù)雜，在制造過(guò)程中需反復(fù)熱處理和反復(fù)探傷檢驗(yàn)。第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器選材原則是：①要保證材質(zhì)純度，要求材質(zhì)中的硫化物、氧化物等非金屬雜質(zhì)盡量少，磷和硫含量及低熔點(diǎn)元素含量應(yīng)盡量低，且分布均勻。②材料應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和足夠的韌性，脆性斷裂是反應(yīng)堆壓力容器最嚴(yán)重的失效形式，材料對(duì)脆性斷裂的基本抗力是材料的韌性，保證并盡力提高材料的韌性是防止脆性斷裂的根本途徑。③材料應(yīng)具有低的輻照敏感性，反應(yīng)堆壓力容器由于受中子輻照的結(jié)果，提高了材料的強(qiáng)度，但降低了塑性，因而加劇了脆性破壞的可能性。為了防止出現(xiàn)脆性破壞，應(yīng)控制和降低材料的輻照脆化傾向。④導(dǎo)熱性能好，在溫度變化時(shí)熱應(yīng)力較小。⑤便于加工制造，成本低廉。第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器當(dāng)前壓水堆的壓力容器材料普遍選用低合金鋼。低合金鋼及其焊縫在快中子積分通量大于1018cm2的輻照后，脆性轉(zhuǎn)變溫度明顯升高，這是危及反應(yīng)堆壓力容器安全性的重要因素。改善低合金鋼抗輻照脆化能力的主要措施有：嚴(yán)格限制銅和磷這兩種元素的含量；添加少量鋁、釩、鉻、鉑、鎳等元素；減少鋼的輻照損傷。反應(yīng)堆壓力容器是由容器本體以及用雙頭螺栓連接的反應(yīng)堆容器頂蓋組成。反應(yīng)堆容器是由低合金鍛鋼環(huán)形鍛件焊接而成。這些無(wú)縱焊縫的單個(gè)環(huán)形鍛件用環(huán)焊連成一體，便構(gòu)成了壓力容器。反應(yīng)堆壓力容器包容堆內(nèi)構(gòu)件、堆芯，以及作為冷卻劑和慢化劑的水。為了防止銹蝕，凡是與水接觸的容器內(nèi)表面．都堆焊不銹鋼覆面層，其厚度不小于mm。第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器反應(yīng)準(zhǔn)壓力容器頂蓋反應(yīng)堆壓力容器頂蓋由頂蓋法蘭和頂蓋本體焊接成一個(gè)整體。1．頂蓋法蘭該法蘭上鉆有若干個(gè)螺栓孔，法蘭支撐面上有二道放置密封環(huán)用的槽o2．頂蓋本體壓水堆一般都采用半球形頂蓋，半球形頂蓋用板材熱鍛成形。焊在頂蓋上的部件有吊餌、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)管座和溫度測(cè)量接管等。壓力容器筒體壓力容器筒體從上而下由下面幾個(gè)部分組成。第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器1．法蘭段在法蘭上，鉆有若干個(gè)末穿透的螺紋孔。法蘭段上還包括有：①與反應(yīng)堆容器頂蓋匹配的不銹鋼支撐面。②一根泄漏探測(cè)管，為了能進(jìn)行探漏，這根管子傾斜穿過(guò)法蘭后，頭部露出在兩只O形密封環(huán)之間的支撐面上。內(nèi)密封環(huán)的泄漏是由引漏管線上的一臺(tái)溫度傳感器進(jìn)行探測(cè)。當(dāng)反應(yīng)堆在額定功率下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)密封環(huán)不允許泄漏；在啟動(dòng)和停堆時(shí)，內(nèi)密封環(huán)允許的最大泄漏率為20L/h。若泄漏率大于20L／h或泄漏流溫度高于70Co時(shí)，反應(yīng)堆容器就應(yīng)加以檢查。外密封環(huán)也要經(jīng)常進(jìn)行目視檢查，以便查出其可能的泄漏。③一個(gè)支撐臺(tái)肩，用來(lái)掛吊籃。2.接管段：反應(yīng)堆的進(jìn)出水口從這里引出，根據(jù)一回路環(huán)路數(shù)量的不同有不同的接口數(shù)，例如兩個(gè)環(huán)路就有四個(gè)接口。由于簡(jiǎn)體的這一部分開(kāi)有大的接口，為了強(qiáng)度補(bǔ)償，因此這一部分簡(jiǎn)體較厚。出口接管的內(nèi)側(cè)有一節(jié)圍筒，使出口接管與堆芯吊籃開(kāi)口之間形成連續(xù)過(guò)渡。每個(gè)接管的外端焊一段不銹鋼接管，這樣可以在現(xiàn)場(chǎng)把一回路管道與壓力容器接管焊接相連。第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器3．筒身段(也稱(chēng)堆芯包容環(huán)段)這部分由上筒體和下簡(jiǎn)體兩段組成。在簡(jiǎn)身段的下部，由因科鎳合金制成的導(dǎo)向鍵焊在內(nèi)表面上，用來(lái)給堆內(nèi)構(gòu)件導(dǎo)向并限制位移。

4．過(guò)渡段過(guò)渡段把半球形的下封頭和容器的簡(jiǎn)體段連接起來(lái)。

5．下封頭由熱軋鋼板按壓成半球形封頭。下封頭上裝有幾十根因科鎳導(dǎo)向套管，為堆內(nèi)中子通量測(cè)量系統(tǒng)提供導(dǎo)向，利用部分穿透焊工藝將導(dǎo)向套管焊在下封頭內(nèi)。第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器反應(yīng)堆容器支撐結(jié)構(gòu)根據(jù)反應(yīng)堆壓力容器在電站或艦船上所處的位置．各自都采用不同的支撐結(jié)構(gòu)。早期的壓力容器底部無(wú)通量測(cè)量裝置，在堆的底部設(shè)有壓力容器支撐裙，將支撐裙焊在壓力容器的下封頭或接管段上，利用支撐裙和支撐柱將壓力容器定位。近代壓水堆的壓力容器增大，并采用上進(jìn)上出的回路連接，下封頭設(shè)有中子通量測(cè)量管，需要有較大的下堆腔。因此，在核電站中，在壓力容器支撐結(jié)構(gòu)上取消了支撐裙而利用冷卻劑進(jìn)出口的接管作為壓力容器的支撐，整個(gè)壓力容器依靠接管和與接管相連的鋼墊支撐在混凝土的基礎(chǔ)上。支撐結(jié)構(gòu)采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，使混凝土的表面溫度低于允許值。此外，為了減少壓力容器熱應(yīng)力及散熱損失，壓力容器的表面包程一層絕熱材料。第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器反應(yīng)堆堆內(nèi)構(gòu)件反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件包括吊籃部件、壓緊部件、堆內(nèi)溫度測(cè)量系統(tǒng)和中子通量測(cè)量管等。堆內(nèi)構(gòu)件的作用是：①使堆芯燃料組件、控制棒組件、可燃毒物組件、中子源組件和阻力塞組件定位及壓緊，以防止這些組件在運(yùn)行過(guò)程中移動(dòng)；②保證燃料組件和控制棒組件對(duì)中，對(duì)控制棒組件的運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用；⑦分隔堆內(nèi)冷卻劑，使冷卻劑按一定方向流動(dòng)，以導(dǎo)出堆芯熱量，冷卻堆內(nèi)各部件；④固定和引導(dǎo)堆芯溫度和中子通量測(cè)量裝置，補(bǔ)償堆芯和支撐部件的膨脹空間；⑤減弱中子和射線對(duì)壓力容器的輻照．保護(hù)壓力容器，延長(zhǎng)壓力容器的使用壽命。

第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器反應(yīng)堆燃料元件第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器反應(yīng)堆燃料元件棒第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器第五講：核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)與材料——壓水堆壓力容器第五