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| 反应堆堆芯 |
核反应堆的堆芯也称之为反应堆活性区，由安置在具有一定栅格的堆芯格架中的燃料组件构成，燃料组件由制成一定形状(板、棒、管)的燃料元件通过各种构件按一定的栅格布置组装而成，以满足物理和热工水力学的要求。核裂变只与核燃料元素的核性质有关，与其物理化学状态无关，所以核燃料可以以不同的化学和物理形态出现，如金属、氧化物、碳化物、盐类、固态、液态……。燃料元件由核燃料和包壳组成，核燃料235U、233U或239Pu原子核的裂变反应在这里发生。
简介
反应堆堆体由反应堆压力容器、金属堆内构件、石墨和碳砖堆内构件、由燃料元件组成的球床堆芯、控制棒及其驱动机构、吸收球停堆系统等组成。与堆芯直接相关的还包括热气导管、蒸汽发生器、氨风机、燃料装卸系统、氦净化系统等。 反应堆堆芯是由陶瓷堆内构件砌体构成的环形腔室。环形球床堆芯腔的等效高度11.60m，保证堆芯等效高度11.00m，外直径4.00m.内直径2.20m，平衡态堆芯内装燃料元件球520000个，中心为直径2.20m的石墨柱区。采用环形球床堆芯目的是为了降低事故工况下燃料元件的最高温度，以提高反应堆的热功率。燃料元件球直径为60mm，燃料元件通过3根装料管由堆芯上部装人堆芯；堆芯锥形底部有3根直径为500mm的卸料管，用于卸出燃料元件。卸料管的直径足够大，可避免燃料元件的“搭桥效应”。陶瓷堆内构件分为顶部反射层、侧反射层、底部反射层和中心石墨柱四部分。反射层结构由内向外又分为石墨反射层和含确碳砖结构。石墨反射层结构主要作为活性区的中子反射层，外层碳砖因其导热系数较小，含有热中子吸收材料硼，因此它具有隔热和吸收热中子的作用。整个石墨反射层结构在高度方向由多层石墨块组成，每层石墨块在圆周方向又等分成24块，各石墨块之间由石墨销键连接，起到定位和减少氦气漏流的作用，并使石墨砌体形成一个整体结构。侧石墨反射层又分为两层，均为扇形砖，外层为起支承作用的永久性结构;内层为可更换的石墨砖结构。外层石墨砖有48个冷氦气孔道，直径为160mm，内层石墨砖内有24个控制棒导向孔道，直径为130mm。中心石墨柱也由两层石墨砖组成，中央是起支承作用的石墨结构，布置了4个氦气冷却孔道，孔道直径为200mm；外围8块环形石墨砖，每块环形石墨砖上有3个吸收球停堆系统的孔道，直径为90mm。顶反射层分两层，每层由24块扇形石墨砖组成，在顶反射层内有三个均布的供球管。底反射层上部由不规则的石墨砖组成，下部有热气混合室，由堆芯出来温度不均匀的热氦气经热气混合室的环道结构混合后再经热气导管通人再热器和蒸汽发生器。整个堆芯陶瓷结构设置在金属堆芯壳内，堆芯壳支承在反应堆压力容器内，堆芯壳与压力容器通过250℃的冷氦气进行冷却，以保证金属结构不承受高温。
评价
堆内金属构件由堆芯壳、上支撑环板、下支撑板、支撑滚珠、压块和管件等组成。堆芯壳是一个薄壁型焊接直简结构，通过24组圆周均匀分布的支撑滚柱组件支撑在压力容器简身下部的支撑台上，允许堆芯与石墨构件自由热膨胀，还可以减低对压力容器材料的快中子输照水平。堆芯壳与压力容器壁之间的环形间隙充以250摄氏度冷氦气。堆芯壳上端是一-块厚度为200mm的上支撑环板，主要起增加堆芯壳组件顶部刚度和定位压块的作用。整个堆芯和陶瓷结构支承在下支撑板上。下支撑板由两种扇形板组成，将下支撑板分成内、外两个环，外环由12个扇形板组成，每块扇形板由5个支承滚珠支撑;内环由3个扇形板组成.每块扇形板由3个支撑滚珠支撑。堆内金属构件提供合理的设计使控制棒孔道、吸收球停堆系统管道、燃料元件装料管、热气导管引出管以及堆内热电偶组件等贯穿这些构件。燃料元件为全陶瓷型包覆颗粒球形燃料元件，直径为60mm，其中直径为50mm的球芯为均匀地弥散了燃料包覆颗粒的石墨基体，元件的外区为5mm厚的不含燃料的石墨球壳。燃料包覆颗粒的核芯为0.5mm的UO2小球，23U的富集度为9.45%，外面包有三层热解炭和一层SiC，包覆后的颗粒直径为0.92mm。每个燃料元件的重金属含量为7g。设计的平均燃耗为80000MWd/tU，燃料元件通过多次循环使乏燃料元件达到的燃耗比较均匀。[1]