浅谈几种压水堆反应堆压力容器结构

叶清 张潇宇

摘要：在核电厂的运行和工作过程中，压水堆反应堆压力容器在核反应以及发电过程中发挥着非常重要的作用。对几种压水堆反应堆压力容器的结构进行讨论，可以更加清楚地了解压水堆反应堆压力容器的发展和改进。本文主要针对目前我国压水堆反应堆压力容器结构的大概介绍、几种压水堆反应堆压力容器结构的比较和分析两个方面的问题进行了详细的探讨和分析。

关键词：压水堆；反应堆；压力容器；分析和比较

随着经济的发展和科技的进步，压水堆核电厂在进行正常运行和工作的过程中，在确保核反应和发电工作安全的前提下，还要尽可能将成本降到最低，提高核电厂的经济效益。福清核电厂在进行核反应发电工作的过程中，所使用的压水堆反应堆压力容器为CPR1000堆型，这叫做二代改进型，本文将对这种容器堆型以及其他几种堆型的具体结构作以详细的介绍。

1目前我国压水堆反应堆压力容器结构的大概介绍

1.1压水堆反应堆压力容器在核电厂中发挥的作用

一般情况下，大多数核电厂在进行正常运行的过程中，需要在核反应堆冷却剂的压力屏障位置处设置一个设备，为核电厂的正常运行和工作的安全性提供一定的保障。本文所要介绍的压水堆反应堆压力容器，便是组成压力屏障的设备中不可或缺的一个部分。压水堆反应堆压力容器的重要性表现在，容器的使用年限决定了整个核电厂运行的时间，一旦压水堆反应堆压力容器需要进行更换，那就说明核电厂需要进行重新建设。压水堆反应堆压力容器作为容器的作用是对核反应过程中反应堆的堆芯进行装载。由于压水堆反应堆压力容器决定着整个核电厂的核反应和其他运行是否能够安全地进行，因此无论是在什么情况下，核电厂中的工作人员都要尽可能的保证容器处于完整状态，否则一旦容器破裂，核反应中的放射性物质就会发生泄露，造成的后果将会是非常严重的。

1.2目前我国核电厂常用的压水堆反应堆压力容器堆型

目前，我国核电厂在进行核反应工作过程中使用的压水堆反应堆压力容器的堆型主要有以下几种类型：CPR1000堆型，也就是核电厂工作人员常说的二代改进型，这也是福清核电厂目前在使用中的容器堆型，还有某三代堆型、CPA1400堆型以及ACP1000堆型等，其中后两种压水堆反应堆压力容器的堆型从本质上属于三代堆型。

2几种压水堆反应堆压力容器结构的比较和分析

2.1容器的结构朝着大型化方向发展

通过对核电厂中所使用的压水堆反应堆压力容器的情况进行调查，发现无论是CPR1000堆型，也就是目前福清核电厂在发电工作中使用的二代改进型，还是某三代堆型以及ACP1000堆型，这些压水堆反应堆压力容器在运行过程中发电的额定功率都是1000MWe，而随着技术的发展，压水堆反应堆压力容器的堆型也在不断地进行改进，我国正在研发中的ACP1400堆型压水堆反应堆压力容器的预计发电功率为1400MWe。随着压水堆反应堆压力容器堆型的不断进步与发展，其发电功率呈现出越来越大的趋势。与此同时，随着功率的增大，为了满足核反应堆内部的燃料需求，压水堆反应堆压力容器的结构和体积就必须相应的进行加大，因此，这几种压水堆反应堆压力容器的结构都在逐渐地朝着大型化的方向发展。

2.2容器中的零碎部件朝着一体化的方向发展

首先，压水堆反应堆压力容器的下封头和过渡段随着发展形成一个整体。具体来讲，目前福清核电厂使用的CPR1000堆型以及其他核电厂使用的ACP1000堆型和某三代堆型，这三种压水堆反应堆压力容器的堆型从结构上来说有一点相似，那就是工厂对下封头和过渡段进行焊接的过程中，都是采用分开焊接的方法，而CAP1400堆型的容器的下封头和过渡段则通过合并成为了一个整体，原本二者之间存在的焊接缝隙被取消。其次，容器的顶盖部位随着发展成为一个整体。CPR1000堆型以及ACP1000堆型的压水堆反应堆压力容器的顶盖是分体的状态，也就是说容器上封头部分和顶盖法兰进行焊接时是分开的，但是到了某三代堆型以及CAP1400堆型，容器的顶盖便成为了一个整体，也就是说对上封头和顶盖法兰进行焊接时采用的是整体焊接的方法，原本几种堆型中的缝隙被取消。最后，容器的堆测接管逐渐趋于整体化。加工工厂在制造压水堆反应堆压力容器的某三代堆型时，对堆测接管的下段进行加工时采用的方法为堆式焊接，CAP1400堆型与其结构大体相同，但是堆测接管的下段与顶盖部分在结构上是一个整体。压水堆反应堆压力容器的零碎部件朝着一体化方向发展对于核电厂的正常运行和工作来说具有以下作用：第一，对相关的设备进行制造和加工的过程中，可以省去焊接缝隙、热处理等分开制造时的步骤，这样设备的加工和制造时间就可以在很大程度上有所减小。第二，设备中焊接部位数量的减少可以有效提高设备在运行和工作过程中的安全性，减少意外情况或者不安全事故发生的可能性。第三，相关工作人员对容器设备进行维护和修理时，焊接部位数量的减少可以在一定程度上减少维修工作人员的工作量。

2.3不同容器堆型内部测量系统的布置情况

在CPR1000堆型壓水堆反应堆压力容器的下封头位置处，大概有50个中子测量管座，其主要作用是为核反应进行过程中的一些仪器提供光照的通道。在某三代堆型和CAP1400堆型的压水堆反应堆压力容器的下封头位置处，并没有像CPR1000堆型一样设置中子测量管座，其主要原因是因为这两种堆型的下封头与顶盖形成一个整体。在这种情况下，将堆芯中的测量通道设置在容器的顶盖位置，为了提高核反应的效率，保证核反应的安全性，还需要在容器的顶盖位置处设置必要的堆测接管，然后与其下段部分进行焊接，这样就可以使堆芯测量设备通过顶盖进入到堆芯中参与核反应。经过压水堆反应堆压力容器堆型的不断更新换代，堆芯测量装置的位置也由下封头位置转移到了顶盖的位置，这样的改进主要有以下作用：可以在很大程度上降低堆芯测量装置发生泄露的可能性，提高核电厂进行核反应过程中的安全性，为整个核电厂的安全运行和工作提供保障。

2.4压水堆反应堆压力容器中导向栓安装位置的变化

工厂对压水堆反应堆压力容器中的CPR1000堆型以及ACP1000堆型的顶盖进行制造和加工的过程中，会设置三个主螺栓孔，首先将导向栓通过这三个孔安装在上面，等到顶盖部分在整个容器的安装工作完成之后，就要将导向栓拆除，将主螺栓通过三个孔安装在顶盖位置。与以上两种堆型有所不同的是，某三代堆型以及CAP1400堆型在制造顶盖并安装的过程中，并不会设置三个主螺栓孔，因为导向栓的安装不需要孔的引导，而是由支撑块对其进行支撑，导向栓支撑块的具体位置为接管下端法兰外侧，同时，整个顶盖的法兰外侧位置还设置有用来帮助顶盖安装的支架，这两种压水堆反应堆压力容器的堆型在进行设备安装或者其他运行工作的过程中，并不对导向栓进行拆除。不拆除导向栓的作用主要有：第一，导向栓不需要占用主螺栓的孔洞位置，这样就可以在一定程度上避免拆除导向栓的过程中对主螺栓孔造成破坏，影响主螺栓的正常安装。第二，在进行正常安装工作和其他运行工作的过程中不对导向栓进行拆除，可以对相应的时间进行节约，那么压水堆反应堆压力容器安装工作的效率就会在一定程度上有所提升。

3小结

通过对几种压水堆反应堆压力容器结构进行比较和分析，得出以下结论：容器的结构朝着大型化方向发展；容器中的零碎部件朝着一体化的方向发展；不同容器堆型内部测量系统的布置不同；压水堆反应堆压力容器中导向栓安装位置的变化等。通过以上的分析，可以看出压水堆反应堆压力容器堆型的运行更加高效，那么核电厂的发电效率就会因此而得到有效的提升。

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