压水堆核电站组成
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enterlsb 转载|栏目：电力规范| 2007-08-06 23:12:09.42 | 阅读 433 次
压水堆核电站由压水堆、一回路系统和二回路系统三个主要部分组成。
2-1 压水堆主要部件
2-1-1 堆芯
堆芯结构是反应堆的核心构件，在这里实现核裂变反应，核能转化为热能；同时它又是强放射源。因此堆芯结构的设计是反应堆本体结构设计的重要环节之一。
压水堆堆芯由若干个正方形燃料组件组成，这些组件按正方形稠密栅格大致排列成一个圆柱体。用富集度为2%—4.4%的低富集铀为燃料。所有燃料组件在机械结构和几何形状上 完全一致，以简化装卸料操作和降低燃料组件制造成本。燃料组件采用17×17根棒束，其中除少数插花布置的控制棒导向管外都是燃料棒。棒束外面无组件盒，以减少中子俘获损失和便于相邻组件水流的横向交混。图2—1（a）表示压水堆堆芯横剖面图，图2—1(b)表示压水堆燃料组件。 图2-1(a) 压水堆堆芯横剖面图
图2-1(b) 压水堆燃料组件
溢水杯燃料棒的芯体由烧结的二氧化铀陶瓷芯块叠置而成。烧结二氧化铀的耐腐蚀性、热稳定性和辐照稳定性都好，能保证为经济性所要求的>50000MW.d/tu的单棒最大燃耗深度。燃料棒包壳采用吸收中子少的锆合金以降低燃料富集度。燃料棒全长2.5—3.8M，用6—11个镍基合金或锆合金制的定位格架固定其位置。定位格架燃料组件全长按等距离布置以保持燃料棒间距并防止由水力振动引起的横向位移。
堆芯一般分为三区，在初始堆芯中装入三种不同富集度的燃料，将最高富集度的燃料置于最外区，较低富集度的两种燃料按一定布置方式装入中区和内区，以尽量展平中子通量。
led显示屏制作第一个运行周期由于全部都是新燃料而比后备反应性在运行周期间将随着可燃物的消耗逐渐释放出来。第一个运行周期的长度一般为1.3—1.9年。以后每年换一次料，将1/3或1/4堆芯用新燃料替换，同时将未燃尽的燃料组件作适应的位置倒换以求达到最佳的径向中子通量分布，倒换方案由燃料管理设计程序制定。通常将新燃料装入最外区，将辐照过的燃料移向中心，称由外向内换料方案。由于辐照过燃料组件的放射性水平极高，所有装卸料操作均在水屏蔽层以下进行。为换料一般需要停堆3—4周，可利用这个时间进行汽轮发电机组及其它设备的检修，压力容器和蒸汽发生器在役检查工作。
为了确保燃料元件的安全，在运行中要严格限制核电站的负荷变化速率〈每分钟5%额定功率〉，用化学与容器控制系统和取样系统对冷却剂水质进行净化，PH值、氧、氢、氯、氟、硼、酸、锂-7等含量的控制及监测，并加强对燃料包壳完整性的监督。
2-1-2 控制棒组件
扣具控制棒组件是核反应堆控制部件，用它控制反应堆的核裂变反应速率，启动和停堆，调整反应堆的功率，在事故工况下依靠它快速下插使反应堆在极短时间内紧急停堆，以保证反应堆安全。
压水堆除由于反应性负温度系数带来的自身调节性能以外，采用控制棒、溶解的化学毒物（硼酸）和可燃毒物来进行功率调节和控制。用细直径棒束型控制棒组件代替粗控制棒是一个很大的改进。它消除了水隙造成的局部中子通量密度峰，省掉了控制棒的跟随挤水棒，使压力容器总高度大为缩短。控制吸收棒材料是碳化硼或银铟镉合金，包壳材料用不锈钢或因科镍。控制棒组件的驱动机构都装在压力容器的顶盖上，用电力使控制棒按规定速率在堆芯内提出或插入；如遇事故情况需要紧急停堆时，夹持控制棒组件的电磁离合器的激励电流被切断，所有控制棒便在重力或加上弹簧的作用下快速插入堆芯。控制棒通常用来提供改变功率，带负荷时温度变化和汽包含量变化以及停堆所需的短期或快速反应性控制。长期缓慢的反应性变化如由于氙中毒、燃料燃耗、裂变产物积累、从冷态起动等，用化学补偿予以调节。
压水堆的化学补偿控制是用改变水中硼酸浓度的方法来实现的。这样，在大部分运行时间内，可将控制棒几乎完全提出，减小了局部功率不均匀系数。
压水堆采用的可燃毒物有两类：（1）与燃料分开的离散型可燃毒物，包括装有硼硅酸盐玻璃管的不锈钢包壳棒，装有氧化铝-碳花硼环状芯块的内腔通水的锆合金套管，及装有碳花
硼-锆弥散体的锆合金包壳棒等品种；（2）与燃料结合在一起的一体化可燃毒物，包括涂敷于燃料芯块表面的硼花锆涂层。硼硅酸盐玻璃管的主要缺点是不锈钢包壳和运行周期末残留硼吸收中子较多，影响了中子经济性，以及其结构形式限制了使用的灵活性，不利于最佳换料方案的实施。
2-1-3 控制棒驱动机构
控制棒驱动机构是反应堆的重要动作部件，通过它的动作带动控制棒组件在堆芯内上下抽插，以实现反应堆的启动，功率调节，停堆和事故情况下的安全控制。因此，它是确保反应堆安全可控的重要部件。
压水堆核电站的控制棒驱动机构，通常有长棒控制机构和短棒控制机构两种。长控制棒驱动机构的动作要求为：在正常运行情况下要求控制棒的移动速度缓慢，，每秒钟的行程约为10毫米；在快速停堆或事故情况时要求驱动机构在得到事故停堆讯号后，即能自动脱开，控制棒组件靠自重快速插入堆芯。。从得到讯号到控制棒完全插入堆芯的紧急停堆时间一般不超过2秒钟。短控制棒驱动机构不参与反应堆的启动，停堆和调节功率，而专用来抑制反应堆在运行过程中由于氙浓度变化引起堆芯轴向功率分布的畸变和抑制氙振荡现象，
以保证堆芯运行安全。
由于反应堆在运行过程中各种内外因素均会引起反应堆的反应性变化，故控制棒动作频繁。要求控制棒驱动机构在反应堆运行过程中进行近百万次的动作而不发生故障，同时，考虑到反应堆装换料时，驱动机构的轴应能使控制棒组件适应远距离装拆，加上压水堆的高压密封要求，这给控制棒驱动机构的设计和制造提出了较高的要求。
目前常见的驱动机构有磁阻马达式、磁力提升式、液压驱动型及齿轮齿条等各种形式。国外压水堆核电站约有60%以上的长控制棒驱动机构采用销爪式磁力提升机构。它具有磨损少、寿命长、控制简单、制造方便及使用安全可靠等优点。短控制棒驱动机构采用磁阻马达驱动机构。
2-1-4 压力容器
压水堆压力容器呈圆筒形，尺寸和重量较大，是核电站中的重型设备。如1000MW核电站所用的压力容器总高度约13m,内径约4m,壁厚约20cm,重量约400～500t。其结构由筒体和可拆卸的顶盖构成，两者用法兰和密封垫环相连接。压力容器采用锰-钼-镍系列的低合金
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浮油回收机钢作为母材，内壁与冷却剂接触处均堆焊了3—8mm厚的奥式体不锈钢衬里以减轻腐蚀和防止冷却剂被放射性腐蚀产物过度污染。压力容器内装有堆芯、控制棒组件和堆内构件，靠堆内构件保证燃料组件和控制棒组件的精确定位，承受堆芯的全部重量，及把静动载荷传到容器法兰上，最终经由外部承受件传给厂房结构。压力容器的冷却剂进口接管和出口接管位于法兰下面，堆芯之上。由进口接管进来的水经过容器壁与堆芯-吊篮之间的环行通道往下流入下腔室，然后转换向上流，通过堆芯和上腔室，经出口接管流出。
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