模块式高温气冷堆采用预应力混凝土压力容器的可行性研究.pdfVIP

第26卷第1期 核动力工程 NuclearPower Feb．2005 2 005 年2月 Engineering 文章编号：0258·0926(2005)Ol-0054-05 模块式高温气冷堆采用预应力混凝土 压力容器的可行性研究 尹清辽，何树延，吴莘馨 (清华大学核能与新能源技术研究院，北京，l00840 摘要：针对模块式高温气冷堆(MHTR)钢制压力容器存在着制造难度大、运输困难和成本高等缺点，开 的初步设计方案。对该方案的分析结果表明，将PcPv应用于MHTR在技术上是可行的，不仅能够解决多 腔室PcPv的力学问题以及反应堆余热释放等关键技术问题，而且能使MHTR具有更好的安全性和经济性。 关键词：模块式高温气冷堆；预应力混凝土压力容器；多腔室；余热释放 中图分类号：TL35文献标识码：A 1 引 言 在核反应堆工程中广泛采用钢制压力容器． 时．预应力铸钢壳和预应力铸铁壳通常都是“热 但是，当需要特大尺寸的压力容器时，钢制压力 壁”的结构，容器的构件和预应力钢束需要耐受 300。350 容器存在着制造难度大、运输困难、成本高和安 C|【：的高温，使预应力钢束有很大的应力 全|生保证较复杂等缺点。当前，国内外的模块式 松弛，容器的承压能力和安全性难以保证；这两 高温气冷堆(M瑚限)设计方案中¨l，反应堆冷却剂 种容器目前还未得到广泛采用，缺乏设计与使用 压力边界部件的主体由反应堆压力容器、蒸汽发 生器压力壳和热气导管压力壳3部分组成，三个 的结构．且预应力混凝土结构已被大量使用，有 壳体都是钢制压力容器，采用“肩并肩”布置。 由于MHTR的压力容器异常庞大，它们不但制造用来替代Mm限一回路压力边界的钢制压力容 和运输困难，而且成本很高。其中，反应堆压力 器。 容器直径达7—8m，高24—25m．重达1000t以 上，相当于百万千瓦级压水堆电站压力容器的2 2 PCPV的发展现状与技术特点 倍以上。这样巨型的压力容器只有少数国家才能 气冷反应堆采用石墨慢化剂和气体冷却剂， 够制造，我国目前制造困难。 国外曾研究过3种预应力压力容器，即预应 力混凝土压力容器、预应力铸钢压力容器和预应 受其内部的介质压力，混凝土壁的内表面衬有一 力铸铁压力容器。理论上，这3种预应力容器都 层密闭的钢衬里，以防止介质向外界泄漏。钢衬 可以制成特大型容器，其共同特点是通过预拉的 的内侧为绝热层．以减少压力容器内的高温介质 高强钢束的回缩力对混凝土、铸钢或铸铁等脆性 向钢衬传热；钢衬外侧有冷却系统带走由内侧传 材料结成的结构施加预定分布与数值的内应力， 出来的热量．使钢衬和混凝土始终在适宜的工作 使结构由抗拉弱、抗压强的脆性结构变为既能抗 温度并保持其预期的强度。 收稿日期：2004-12．09；修回日期：2004-12．21 尹清辽等：模块式高温气冷堆采用预应力混凝土压力容器的可行性研究 55 PcPv通过钢束张拉对混凝土容器壁面施加衬里的行为进行仔细研究，采取必要的技术措施 预压应力，提高PCPv的尺寸和设计压力不会象和优化结构，以保证钢衬里的安全运行。 钢制容器那样受到材料和工艺上的限制，其安全 3．3钢衬内侧隔热层结构 性也大大提高。由于在承压的PCPV混凝土壁面 以往的气冷反应堆PcPV钢衬隔热层的功能 衬里与容器内侧的高温介质之间有一层隔热层， 仅仅是保护其外侧的