基本介紹
- 中文名：堆本體
- 外文名：pressurized water reactor vessel and its internals
壓水反應堆的堆芯、堆內構件、壓力容器和控制棒驅動機構等結構的總稱。壓水堆本體結構見圖。
壓水堆本體結構冷卻劑由反應堆壓力容器進口接管進入，沿壓力容器內側向下，在吊籃底部向上通過流量分配裝置，然後繼續向上進入堆芯，將燃料棒釋出的熱量導出，被加熱的反應堆冷卻劑經吊籃出口、反應堆壓力容器出口接管流出。
反應堆壓力容器外圍設有保溫層以減少散熱損失。反應堆頂蓋上驅動機構周圍設有通風罩，用以通風冷卻驅動機構的電磁線圈。反應堆頂蓋上還設有放氣管系，以便於反應堆充水時放氣。
組成
堆芯
由燃料組件、控制組件、可燃毒物組件及中子源組件等組成，在這些組件的空間充有作為慢化劑和冷卻劑的水，形成反應堆內能進行鏈式反應的區域。
燃料組件
以熱能形式釋放核能的部件。將用低富集鈾燒結的二氧化鈾芯塊封裝在鋯合金包殼中，構成燃料棒；用導向管、定位格架和上、下管座組成燃料組件骨架，使燃料棒插在定位格架中便構成無盒燃料組件。
控制組件 用於控制和調節反應堆反應性的部件。將強中子吸收材料(如銀-銦-鎘合金)封裝在不鏽鋼包殼內形成控制棒。若干根控制棒固定在連線柄上構成控制組件。
可燃毒物組件
為了減少補償初始堆芯剩餘反應性所需的硼濃度，並展平中子注量率，避免出現慢化劑正溫度係數而在堆芯設定的部件。將含有可燃耗的中子吸收材料(硼、釓等)封裝，製成可燃毒物棒，並用連線板連線，組成可燃毒物組件。近期壓水堆為了提高燃耗深度，延長換料周期，在燃料芯塊中加入Gd2O3、Er2O3或硼化鋯可燃毒物，使核電廠的經濟性有很大提高。
中子源組件
為了縮短反應堆起動時間和確保起動安全，反應堆中採用中子源點火。中子源可分為初級中子源和次級中子源兩種。初級中子源主要用於首爐堆起動，常用的初級中子源有釙—鈹源或鐦源。次級中子源主要用於換料停堆後再起動，常用的次級中子源是銻—鈹源。中子源組件是由釙—鈹源棒、鐦源棒、銻—鈹源棒以及阻力塞與連線柄等組成。
根據反應堆物理計算，在規定位置的燃料組件導向管中分別插入控制棒組件、可燃毒物組件或中子源組件。其餘的燃料組件導向管中插以阻力塞組件，以減少這些導向管中冷卻劑的漏流。
堆內構件
主要由堆芯下部支承構件、堆芯上部支承構件和堆內測量裝置等組成。用以支承及固定燃料組件，形成冷卻劑通道，以導出堆內產生的熱量；形成控制棒驅動線並使之對中，保證控制棒能上下自由動作以及為設定堆內測量提供條件。堆內構件材料大部分為不鏽鋼，少量為鎳基合金。
堆芯下部支承構件
由吊籃筒體與其下部的下柵格板組件連線構成。下柵格板組件包括堆芯下板及吊籃底板和支承柱，用於支承燃料組件並使其下部準確定位。吊籃筒體內設有圍板組件以形成反應堆冷卻劑流道。吊籃筒體上部設有冷卻劑出口凸緣，在熱態運行時，它與壓力容器的出口接管內緣膨脹貼合，以減少漏流。吊籃底部設有流量分配板或流量分配筒，使進入堆芯的冷卻劑流量合理分布。吊籃底部設有帶緩衝器的輔助支承，在吊籃斷裂時能得以緩衝，從而減少吊籃對壓力容器底部的衝擊，並避免控制棒抽出堆芯過多而引起反應性急劇增長的嚴重事故。
堆芯上部支承構件
由支承筒將壓緊板與堆芯上板連線構成。用以使燃料組件上部準確定位並防止其向上竄動。在壓緊板和堆芯上板之間裝有導向筒，對控制棒組件進行引導並防止水流衝擊。
堆內測量支承結構
堆內測量包括堆芯中子注量率測量和堆內溫度測量。為測量堆芯中子注量率分布，一般採用將中子探測元件加上套管，並從堆底引入堆芯的方法，亦有用將可活化的探測小球通過導管從壓力容器頂部用氣體吹入和吹出的方法。用熱電偶在規定的燃料組件出口及堆出口測量堆芯出口和堆出口冷卻劑溫度。熱電偶一般從壓力容器頂部引入，亦有隨同中子注量率測量元件從壓力容器底部引入的。
反應堆壓力容器
用於容納和支承堆芯及堆內構件；為冷卻劑管道提供連線條件，以保證堆芯冷卻；同時為控制棒驅動機構及堆內測量提供安裝接管座和管嘴。反應堆壓力容器材料為低合金鋼，內壁襯以超低碳不鏽鋼及局部鎳基合金堆焊層。
反應堆壓力容器由圓柱形筒身及帶有法蘭的球形頂蓋組成。筒身與頂蓋用螺栓連線，並用金屬O形環密封，同時設有監漏系統。筒身上焊有反應堆冷卻劑進口接管與出口接管，用以與反應堆冷卻劑管道連線。筒身上部內側設有凸緣，用以支承堆內構件。筒身外焊有支承凸台和進出口接管下部凸台，共同用於容器本身的支承。壓力容器頂蓋上焊有管座，用以裝設控制棒驅動機構及溫度測量裝置。
根據對反應堆壓力容器輻照壽命的要求，可在吊籃筒體外圍設定圓筒形熱禁止或局部設定中子襯墊以減少對壓力容器的輻照損傷。在吊籃筒體外側設定輻照監督管，內裝壓力容器筒體材料和主焊縫的試樣，用於監測壓力容器的輻照損傷程度，以指導反應堆壓力容器的安全使用。
控制棒驅動機構
驅動控制組件作上下運動的設備，一般採用磁力提升方式。驅動機構密封殼內設有鉤爪組件和帶溝槽的驅動桿。驅動桿通過可拆接頭與控制組件連線。在密封殼外有三個電磁線圈，按規定的程式通電使鉤爪與驅動桿的環形槽嚙合，帶動控制組件上升或下降。另外設有位置指示線圈以顯示控制棒提升的位置。
堆內構件各部件與壓力容器筒身、頂蓋相互之間都設有定位鍵、銷等，用以相互定位使控制棒驅動線對中，確保控制棒能自由提升、下降和快速下降。各部件之間壓緊固定處，根據情況設定彈性部件或留有間隙，以補償不同的熱膨脹量。
