导向筒支承板 支承柱 df nT TLdT Lr 堆芯上格板 图1-5堆内构件结构图 a)压水堆雄芯下支承部件結构图; b)堆芯上部压紧部件构件图。 1.2.43反应堆容器和控制棒驱动机构 反应堆容器是用来固定和包容堆范、堆内构件、防止放射性物质外逸的高压容器。所有的 堆内构件都由反应堆容器支承和固定,所以它又是一个承受很大载荷的构件。对压水堆来说 它和一回路管道是承压冷却剂的重要的压力边界。因此,对反应堆谷器选材要求比较高 图16为压水堆容器的典型结构剖面图。它由筒体组合件和顶盖组合件两部分组成。筒 体组合件由圆柱形筒体、半球形底封头、接管和接管段法兰等部件组焊而成;顶盖组合件由顶 封头球冠(包括控制棒驱动机构的杯形攴承管座和温度测量引出管管座)顶盖法兰和其他附 件等组焊而成。为了确保反应堆容器法兰接合处的密封性,顶盖法兰和接管段法兰接合处通 常都用因科镍材料制造的两道同心的O形密封环来密封,并设有泄漏监测装置 控制榉驱动机构是用来使控制棒组件在堆芯内上抽、下插或处于适当的位置以实现反应 堆的启动、功率调节、停堆和事故情况下让控制棒凭借自身重力落入堆芯以实现紧急停堆的安 全控制。每个控制棒组件都由自已单独的控制棒驱动机构操作。 日前常见的控制棒驱动机构有磁阻马达型、磁力提升型、液压驱动型及齿轮齿条型等各种 形式。国外大多数核电站和我国已建核电站都采用销爪式磁力提升型控制棒驱动机构。图 10
1-7为这种挖制棒驱动机构示意图。 销爪式磁力提升型控制棒驱动机构是利用电磁力提升、下降挖制棒,或将控制棒保持在某 高度。驱动机构包括内部销爪组件、驱动轴组件、密封壳组件操作线圈组件和棒位置指示 上顶盖 吊耳 01 上法兰 “”密封 O”形密封环 -6x92ri 下法兰 owN 密封法兰 进水口 出水口 凸台 压力壳支高 接管段 筒体 导向装置 过渡段 半球形下封头 图1-6压水堆容器结构剖面图 11
轴向间隙 图1-7控制棒驱动机构示意图 1一接头拆卸杆;2—提升磁极;3一提升线圈;4—导管;5一可动夹持磁极; 可动夹持线圈;7—可动销爪支承管;8-可动销爪闭锁衔铁;9一可动夹持销 爪;10一连杆;11一固定夹持磁极;12-定夹持线圈;13-*衔铁;l4连 杆;15一固定销爪闭锁衔铁;16固定销爪支承管;17—固定夹持销爪;18 连杆;19动轴;20一压力罩
器等。所有活动零件都浸在反应堆冷却剂中。驱动机构劲作原理是:按顺序给提升线圈、可动 夹持线圈和固定夹持线圈通电,以使可动销爪或固定销爪啮合或释放,从而使挖制棒运动或处 于静态位置。快插控制棒时,使控制棒驱动机构的所有线圈都断电,所冇销爪都释放,挖制棒 靠其重力落入堆芯 1.3核电站的核辐射 核辐射是指在各种核衰变及核跃迁中从原子核中释放出来的辐射,包括γ辐射、中子辐 射、a和β辐射。从核辐射的探测与测量来说还包括质子、X射线和其他重带电粒子(例如裂 变碎片各种离子)。 原子核反应堆是核电站产生核能的装置,它既是…个发热源,又是一个高强度的放射性辐 射源。核电站的核辐射来源于反应堆核燃料元素(例如25U,9Pu等)的核裂变反应。通常把 核燃料元素在裂变时和裂变后的裂变产物放出的核辐射称为初级辐射。初级辐射与物质相互 作用所产生的核轺射称为次级辐射。本节只简单介绍核电站常测量的几种核辐射 1.3.1中子辐射 裂变中子反应堆就是一个强中子辐射源。我们把燃料元素核裂变后10-14~10-1s内发 射出来的中子称为瞬发中子,约占裂变中子的99%以上;在裂变后约零点几秒钟到几分钟之 间由某些裂变碎片陆续发射出来的中子,称为缓发中f。缓发中子约占1%左右。例如裂变 碎片87Br和”经β衰变后分别转化为”Kr和X,”7Kr和13Xe形成后又立即衰变并放出中 子。87Br和11的半衰期分别为54.5s和24.5s。像这种r或1I核称为缓发中子先驱核 缓发中子就好像是由具有一定半衰期的各先驱核直接发射出来的。由5U热中子裂变生成 的缓发中子先驱核,按半衰期长短可分为6组,各组的有关参数在表1-2中给出 2350U热中子裂变的瞬发中」能谱分布常用瓦特分布函数或麦克斯韦分布函数来描述 丧12235U热中子裂变的缓发中子数据表 组号半衰期Ta衰变常数入,1平均寿命ts;能量/kev 产额y 份额只 55.72 0.0124 0.00052 0.000215 00305 32.79 ().001424 6.22 0.111 9.09 405 0.00310 0.001274 0.301 3.32 0.00524 0.002568 0.610 L.14 480 0.00182 0.000748 0,230 33 0.(06 0.000273 活化中子主要是一同路水(冷却剂)流经堆芯受到高能中子照射后会产生O(n,p)1N 反应(水中的氧含有0.037%的O),反应产物N经β衰变后处子O的激发态,随即发射 能量为6.9MeV的中子。N的半衰期为4.14s 光激中子(又称光中子)在用重水或铍作慢化剂的反应堆内,裂变产物的Y射线与氘或
铍发生如下2H(Y,n)H或Bke(Y,n)Be反应产生光中子。光中子在压水堆中较少产生。 1.3.2γ辐射 裂变腿发γ射线和缓发Y射线核裂变产生的Y射线是在裂变后相当一段时间内放出 的,如表1-3所给出的。通常把袈变后几十纳秒内放出的y射线称为瞬发γ射线;裂变产物 哀变放出的Y射线称为缓发γ射线或裂变产物衰变γ射线。 235U热中子裂变瞬发γ射线能谱的表示式如下2 6.6 0. 1 MeV< Ey<0.6 Mev N(E)={20.28(-1.8E,)0.6Mv<E,<1,5MV 72exp(-1.09Ey)1.5MeV<Ey<10.5MV (14)式中,Ey为y光子能量,单位为MeV;N(E)是Ey处每单位能量间隔内每次裂变发射 的瞬发γ光子数,单位为y光子裂变MeV。 表135U热中子裂变后不同时间内放出的￥射线能量1 裂变后的时间/s 放出的Y射线能量MeV/裂变 25±0.26 6.9×10-8-1.0×106 0.353±0.706 1.0×106~1,0×10 0.37±0.021 1.0×10-3-1.0 52±0.26 1.0~1.0×10F 6.65±1.3 1.0×103-co 14.8s±↓.5 活化Y射线(又称为俘获Y射线)在压水堆中,许多结构部件和一回路管道都由不锈锕 制成。冷却剂(水)作用于不锈钢可以形成某些腐蚀产物。这些腐蚀产物随冷却剂流经堆芯受 到中子辐照而俘获中子,发生(n,y)反应,活化成为放射性核素,例如6Mn,Cr,3Fe,Co 63N等。另外,冷却剂中的些杂质也可活化为放射性核素,例如2Na,2K等。堆内(n,Y)反 应所产生的活化γ射线的能量分布和空间分布与中子通量密度分布、中子能谱俘获截而等因 素有关4。 堆内结构材料活化后形成的sCo,6Zn等,是正电子发射体,正电子湮没转化为两个y光 子,常称为湮没(y)辐射。 在一回路冷却剂中,由O(n,P)1N反应所生成的16是冷却剂中最主要的γ辐射源, 且N放出两种硬γ射线,能量分别为6.13MeV和7. I1 Mev。 1.3.3放射性气体与气溶胶 放射性气体235U裂变后以气体状态出现的产物,主要是13I,135I·,8Kr,3Xe,135xe 等。在正常情况下,它们都被封闭在燃料元件的包壳之内不会泄漏出来。这时堆内放射性气 体主要是粘附在元件包壳外面的少量铀裂变后所形成的上述这类气体