反应堆结构与核燃料.pdfVIP

君子忧道不忧贫。——孔丘

第四章反应堆结构与核燃料

反应堆是核电站中的热源，其内部装有可以进行可控链式核反应的核燃料，源源不断

地释放出能量。核反应产生的热能通过载热剂传给汽轮机作功，汽轮机带动发电机，产生

的电能被输送到电网。

反应堆由堆芯、压力容器、上部堆内构件和下部堆内构件等几部分组成。反应堆安置

在反应堆厂房（也称为安全壳）的正中，它的六条进出口接管管嘴支撑在作为一次屏蔽的

混凝土坑（即堆坑）内，而堆坑位于一个大约10米深的反应堆换料水池的底部。参见图4.1。

图4.1反应堆位置

-35-

君子忧道不忧贫。——孔丘

图4.2反应堆剖面图

-36-

君子忧道不忧贫。——孔丘

图4.2是压水堆的结构简图，它可分为以下四部分：

反应堆堆芯

堆内构件

反应堆压力容器和顶盖

控制棒驱动机构

4.1反应堆堆芯

4.1.1堆芯布置

核反应堆的堆芯位于压力容器中心，由157个几何形状及机械结构完全相同的燃料组

件构成，核反应区高3.65m，等效直径3.04m。燃料核裂变释放出来的核能立即转变成热

能，并由冷却剂导出。

在典型的燃料管理方案中，初始堆芯按燃料组件浓缩度分成三个区。所谓燃料浓缩度

235

也称富集度或丰度，是指燃料中U同位素在铀的总量中所占比例。在堆芯外区放置浓缩

度高的燃料组件，浓缩度较低的燃料组件则以棋盘状排列在堆芯的内区，如图4.3所示。

通常每年进行一次换料，更换约三分之一燃料组件，称为一个燃料循环。换料原则是

将燃耗最深的燃料组件取走，在外区加入新燃料组件，而其余组件在堆芯中央重新布置，

使功率分布尽可能均匀。在第六循环之前新加入燃料的浓缩度均为3.25％。为满足不断增

长的发电需求，从第七循环开始新换燃料的富集度改为3.7%。按照规划，今后还将采用

长燃耗循环，即18个月换料方式，届时新换燃料的富集度将提高到4.45%。

1区53个组件，浓缩度为1.8％

2区52个组件，浓缩度为2.4％

3区52个组件，浓缩度为3.1％

图4.3堆芯分区布置（第一循环）

-37-

君子忧道不忧贫。——孔丘

4.1.2燃料组件

大亚湾核电站目前所用的AFA-2G型燃料组件由骨架和燃料棒组成，呈17×17正方形

栅格排列，总共有289个栅格，其中264个装有燃料棒。

1．燃料组件骨架结构

燃料组件骨架由8个定位格架、24根控制棒导向管、一根中子通量测量管和上、下管

座焊接而成。其功用是确保组件的刚性，承受整个组件的重量和控制棒快速下插的冲击力，

并准确引导控制棒束的升降，保证组件在堆内可靠工作和装卸料时的运输安全。

（1）定位格架

沿燃料组件纵向有8个定位格架，它们用以固定、支承燃料棒。格架的夹紧力使燃料

棒与格架之间可能发生的振动磨损降到最小，又允许二者有不同的热膨胀，不致引起燃料

包壳超过允许应力