反應堆堆芯檢視原始碼討論檢視歷史
| 反應堆堆芯 |
核反應堆的堆芯也稱之為反應堆活性區，由安置在具有一定柵格的堆芯格架中的燃料組件構成，燃料組件由製成一定形狀(板、棒、管)的燃料元件通過各種構件按一定的柵格布置組裝而成，以滿足物理和熱工水力學的要求。核裂變只與核燃料元素的核性質有關，與其物理化學狀態無關，所以核燃料可以以不同的化學和物理形態出現，如金屬、氧化物、碳化物、鹽類、固態、液態……。燃料元件由核燃料和包殼組成，核燃料235U、233U或239Pu原子核的裂變反應在這裡發生。
簡介
反應堆堆體由反應堆壓力容器、金屬堆內構件、石墨和碳磚堆內構件、由燃料元件組成的球床堆芯、控制棒及其驅動機構、吸收球停堆系統等組成。與堆芯直接相關的還包括熱氣導管、蒸汽發生器、氨風機、燃料裝卸系統、氦淨化系統等。 反應堆堆芯是由陶瓷堆內構件砌體構成的環形腔室。環形球床堆芯腔的等效高度11.60m，保證堆芯等效高度11.00m，外直徑4.00m.內直徑2.20m，平衡態堆芯內裝燃料元件球520000個，中心為直徑2.20m的石墨柱區。採用環形球床堆芯目的是為了降低事故工況下燃料元件的最高溫度，以提高反應堆的熱功率。燃料元件球直徑為60mm，燃料元件通過3根裝料管由堆芯上部裝人堆芯；堆芯錐形底部有3根直徑為500mm的卸料管，用於卸出燃料元件。卸料管的直徑足夠大，可避免燃料元件的「搭橋效應」。陶瓷堆內構件分為頂部反射層、側反射層、底部反射層和中心石墨柱四部分。反射層結構由內向外又分為石墨反射層和含確碳磚結構。石墨反射層結構主要作為活性區的中子反射層，外層碳磚因其導熱係數較小，含有熱中子吸收材料硼，因此它具有隔熱和吸收熱中子的作用。整個石墨反射層結構在高度方向由多層石墨塊組成，每層石墨塊在圓周方向又等分成24塊，各石墨塊之間由石墨銷鍵連接，起到定位和減少氦氣漏流的作用，並使石墨砌體形成一個整體結構。側石墨反射層又分為兩層，均為扇形磚，外層為起支承作用的永久性結構;內層為可更換的石墨磚結構。外層石墨磚有48個冷氦氣孔道，直徑為160mm，內層石墨磚內有24個控制棒導向孔道，直徑為130mm。中心石墨柱也由兩層石墨磚組成，中央是起支承作用的石墨結構，布置了4個氦氣冷卻孔道，孔道直徑為200mm；外圍8塊環形石墨磚，每塊環形石墨磚上有3個吸收球停堆系統的孔道，直徑為90mm。頂反射層分兩層，每層由24塊扇形石墨磚組成，在頂反射層內有三個均布的供球管。底反射層上部由不規則的石墨磚組成，下部有熱氣混合室，由堆芯出來溫度不均勻的熱氦氣經熱氣混合室的環道結構混合後再經熱氣導管通人再熱器和蒸汽發生器。整個堆芯陶瓷結構設置在金屬堆芯殼內，堆芯殼支承在反應堆壓力容器內，堆芯殼與壓力容器通過250℃的冷氦氣進行冷卻，以保證金屬結構不承受高溫。
評價
堆內金屬構件由堆芯殼、上支撐環板、下支撐板、支撐滾珠、壓塊和管件等組成。堆芯殼是一個薄壁型焊接直簡結構，通過24組圓周均勻分布的支撐滾柱組件支撐在壓力容器簡身下部的支撐台上，允許堆芯與石墨構件自由熱膨脹，還可以減低對壓力容器材料的快中子輸照水平。堆芯殼與壓力容器壁之間的環形間隙充以250攝氏度冷氦氣。堆芯殼上端是一-塊厚度為200mm的上支撐環板，主要起增加堆芯殼組件頂部剛度和定位壓塊的作用。整個堆芯和陶瓷結構支承在下支撐板上。下支撐板由兩種扇形板組成，將下支撐板分成內、外兩個環，外環由12個扇形板組成，每塊扇形板由5個支承滾珠支撐;內環由3個扇形板組成.每塊扇形板由3個支撐滾珠支撐。堆內金屬構件提供合理的設計使控制棒孔道、吸收球停堆系統管道、燃料元件裝料管、熱氣導管引出管以及堆內熱電偶組件等貫穿這些構件。燃料元件為全陶瓷型包覆顆粒球形燃料元件，直徑為60mm，其中直徑為50mm的球芯為均勻地彌散了燃料包覆顆粒的石墨基體，元件的外區為5mm厚的不含燃料的石墨球殼。燃料包覆顆粒的核芯為0.5mm的UO2小球，23U的富集度為9.45%，外面包有三層熱解炭和一層SiC，包覆後的顆粒直徑為0.92mm。每個燃料元件的重金屬含量為7g。設計的平均燃耗為80000MWd/tU，燃料元件通過多次循環使乏燃料元件達到的燃耗比較均勻。[1]