壓水堆核電廠堆內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

備案信息

備案號(hào)：2112-1998

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了壓水堆核電廠反應(yīng)堆堆內(nèi)構(gòu)件（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“堆內(nèi)構(gòu)件”）材料、設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)等方面的基本要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于壓水堆核電廠反應(yīng)堆堆內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和制造。

功能

①可靠地支承、壓緊和準(zhǔn)確地定位燃料組件及其相關(guān)組件；②為控制棒提升和下降提供導(dǎo)向，在事故工況下保證控制組件快速插入堆芯；③提供冷卻劑流道，引導(dǎo)冷卻劑進(jìn)入堆芯，限制旁通流量和減少泄漏量；④合理分配進(jìn)入堆芯的冷卻劑流量；⑤降低反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)表面所遭受的快中子注量；⑥為堆芯測(cè)量(包括溫度測(cè)量和中子注量率測(cè)量)部件提供支承和導(dǎo)向；⑦支承和固定反應(yīng)堆壓力容器材料輻照監(jiān)督裝置。

設(shè)計(jì)要求

堆內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足堆芯核設(shè)計(jì)、熱工水力、力學(xué)性能和變形等準(zhǔn)則的要求。按反應(yīng)堆設(shè)計(jì)參數(shù)確定堆芯幾何形狀，實(shí)現(xiàn)燃料組件及其相關(guān)組件的合理布置，使占總流量90%以上的冷卻劑進(jìn)入堆芯，并在堆芯中具有合理的流量分布，避免滯流區(qū)和產(chǎn)生強(qiáng)烈的流致振動(dòng)。對(duì)堆內(nèi)構(gòu)件中所有的螺釘、螺母、定位銷(xiāo)等連接件，均需采取可靠的防松措施。在堆外設(shè)置松動(dòng)件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以便隨時(shí)監(jiān)測(cè)堆內(nèi)構(gòu)件中的連接件是否松動(dòng)或脫落。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須做到：在裝換料和反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)表面在役檢查時(shí)，能進(jìn)行整體吊裝，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離安全吊裝。堆內(nèi)構(gòu)件的對(duì)中裝配，應(yīng)滿(mǎn)足控制棒驅(qū)動(dòng)線的對(duì)中要求?？刂瓢魧?dǎo)向組件應(yīng)在冷、熱態(tài)驅(qū)動(dòng)線靜、動(dòng)水試驗(yàn)中驗(yàn)證其可行性和可靠性。堆內(nèi)構(gòu)件主體材料為奧氏體不銹鋼，部分材料為鎳基合金。

堆芯上部支承構(gòu)件

由壓緊板、支承筒、導(dǎo)向筒、堆芯上板、熱電偶接線柱和壓緊彈性環(huán)等構(gòu)成。支承筒上端與壓緊板、下端與堆芯上板構(gòu)成剛性結(jié)構(gòu)。導(dǎo)向筒是使控制棒插入堆芯的導(dǎo)向組件，其上部由一定數(shù)量的具有與控制組件相同形狀的開(kāi)孔法蘭和方筒組成。下部由若干根C形管和雙孔管通過(guò)法蘭焊接在一起。上下兩部分由中間法蘭連接成整體。堆芯上板上設(shè)有燃料組件定位銷(xiāo)和為導(dǎo)向筒定位的銷(xiāo)孔。在吊籃法蘭與壓緊板之間裝有Z形壓緊彈性環(huán)。當(dāng)壓力容器頂蓋螺栓擰緊后，壓緊彈性環(huán)受到壓縮，以壓緊吊籃法蘭，同時(shí)通過(guò)堆芯上部支承構(gòu)件，將堆芯中所有的燃料組件壓緊，并補(bǔ)償熱態(tài)時(shí)熱膨脹引起的軸向差值。

堆芯下部支承構(gòu)件

由吊籃、圍板、下柵格組件和堆芯下部輔助支承構(gòu)成。吊籃上法蘭置于反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)支承臺(tái)肩上，承受堆芯的全部重量，并通過(guò)四個(gè)均布的定位鍵與壓力容器筒體、頂蓋及上部支承構(gòu)件定位，保證反應(yīng)堆驅(qū)動(dòng)線孔系的對(duì)中。吊籃筒體上配有出水接管與壓力容器的出水管密封環(huán)匹配，利用壓力容器和吊籃不同材料的熱膨脹差而達(dá)到熱態(tài)密封。下柵格組件由吊籃底板、流量分配板、堆芯下板和支承柱組成。在堆芯下板上設(shè)有燃料組件準(zhǔn)確定位用的定位銷(xiāo)和一定數(shù)量的中子注量率測(cè)量管的孔道。在堆芯的外圍用不銹鋼板構(gòu)成的曲折形圍板，通過(guò)與其環(huán)向連接的輻板裝于吊籃筒體內(nèi)壁，將整個(gè)堆芯圍住，以保證大部分反應(yīng)堆冷卻劑通過(guò)堆芯。吊籃筒體壁、圍板和所有徑向的水隙都用來(lái)減弱中子對(duì)反應(yīng)堆壓力容器的輻照損傷。在吊籃底部還設(shè)有輔助支承(亦稱(chēng)防斷支承)，吊籃跌落時(shí)，可依靠該輔助支承的緩沖器吸收吊籃跌落時(shí)的沖擊能量，避免反應(yīng)堆壓力容器受損，且可使控制棒仍保持在堆芯部位，不致于引入過(guò)大的反應(yīng)性。

堆芯測(cè)量支承結(jié)構(gòu)

由堆內(nèi)中子注量率測(cè)量、堆芯溫度測(cè)量的支承和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)組成。探測(cè)器一般從反應(yīng)堆壓力容器頂蓋上進(jìn)入堆芯或從反應(yīng)堆壓力容器底部進(jìn)入堆芯。如果中子注量率探測(cè)器由底部進(jìn)入堆芯，則探測(cè)器穿過(guò)反應(yīng)堆壓力容器下封頭接管進(jìn)入堆內(nèi)，經(jīng)過(guò)輔助支承中的注量率測(cè)量導(dǎo)管和下柵格組件上的支承柱導(dǎo)管，最終進(jìn)入燃料組件的注量率測(cè)量導(dǎo)向管中。堆內(nèi)溫度測(cè)量用的熱電偶，由堆芯上部支承構(gòu)件的熱電偶接線柱引出至壓緊頂板上匯集成幾束，然后穿過(guò)反應(yīng)堆壓力容器頂蓋上的溫度測(cè)量管座引向堆外，直至二次儀表。

林紹萱、張明、梁葉佳。