AFA 3G
4.1.3
图
西 屋 ＋ 燃 料 组 件
P
（3）上、下管座 上管座：优化上管座弹簧压紧力，改进流水孔孔
型 下管座：过滤异物 上下管座，均为可拆连接件
（4）燃料棒 细棒径9.59mm，大晶粒UO2芯块。 表4.1 国外四种型号高性能燃料组件参数 表4.2 国外四种型号高性能燃料组件参数
HTP
17 ×17 9.5 ×0.57
264 1 24
1.26 21.504 21.402 8.19
13.5 385.15－448.8
ELS-DoPLEX合 金
ZiRLOTM Zr-4-Inconel Zr-4-Inconel
Inconel 304
表4.2 国外四种型号高性能燃料组件参数比较
项目 定位格架
板弹簧可拆结构 小圆孔形滤网
ZrB2 TFB芯块
45000MWd/TU 55000MWd/TU
88% 1992年开发，现 已有8万组件应
HTP 双金额格架 6-7（14英寸）
3-4 2
板弹簧可拆结构 曲板滤网 Gd2O3
88%
AP1000堆芯采用燃料是基于RFA燃料组件（Robust Fuel Assembly）和RFA-2燃料组件并经改进，它在抗腐 蚀、燃耗性能、抗异物、机械稳定性、热工水力性能和核 性能等方面有所改进。
AP1000燃料组件是17X17加长型（XL）燃料组件 （见图4.1.4）。每个组件有264根包壳材料为ZLROTM的 燃料棒，24根控制棒导向管，以及1根仪表测量管。上、 下管座是可拆卸的，可以更换损坏的燃料棒。
上管座使用一体化结构，定位格架是“蛋篓”焊接结 构，搅混格架与定位格架相似结构。未辐照过AP1000燃 料组件结构参数见表4.3。
55000MWd/TU 88%
九十年代末开发，
Vantage+
双金额格架 6-7（14英寸）
3-4 2
板弹簧可拆结构 小圆孔形滤网
Gd2O3 UO2+ G块d2O3芯
45000MWd/T U
55000MWd/T U
88% 1989年开发，
Performance+
双金额格架 6-7（14英寸）
3-4 2 /
形式 中间格架数 交混格架数 端部格架数 保护格架 上、下管座： 上管座形式 下管座形式 可燃毒物： 材料
形式
燃耗深度：
类型
AFA－3G
双金额格架 6-7（14英寸）
3-4 2
板弹簧可拆结构 方孔形滤网
Gd2O3 UO2+ Gd2O3芯块
堆芯平均卸料燃耗 45000MWd/TU
燃料燃耗限值 燃料循环相对成本 核电站使用经验
目录
4.1 堆芯结构设计 4.2 反应堆堆内构件 4.3 反应堆压力容器及一体化顶盖 4.4 反应性控制及控制棒驱动机构 4.5 反应堆本体配套部件
4.1 堆芯结构设计 AP1000堆芯由157个燃料组件，69束控制棒，
几十个可燃毒物和阻力塞组件及4个中子源组件，构 成等效直径为3.04m，活性区高度为4.267m的核裂 变反应区。
包壳周向弹性加塑性拉伸应变不超过1% 燃料棒包壳累积应变疲劳因子低于设计应变疲劳 寿命 包壳均匀腐蚀深度或磨蚀深度小于包壳壁厚的 10% 燃料组件承受I、II类工况下流体引起振动，压力 波动流动不稳定引起作用 燃料组件为控制棒提供通道，缓冲和冲击 燃料组件为容纳相关组件并提供足够冷却 燃料组件在堆内能承受横向和轴向载荷，其变形 在限值之内不发生失稳
ZrRLTM
Zr-4 Zr-4 Zr-4 Inconel 304
Performance+
17×17 9.5 ×0.57
264 1 24
1.26 21.504 21.402 8.19
13.5 385.15－448.8
ZiRLOTM
ZiRLOTM Zr-4-Inconel Zr-4-Inconel
Inconel 304
264 1 24
1.26 21.504 21.402 8.19
13.5 385.15－448.8
M5
Zr-4 Zr-4-Inconel Zr-4-Inconel
Inconel 304
Vantage+
17 ×17 9.5 ×0.57
264 1 24
1.26 21.504 21.402 8.19
13.5 385.15－448.8
图4.1.1 堆芯布置 功能：
实现核燃料裂变并将核能转化为热能，既是释放 能量，又是强放射性源。
燃料棒包壳是放射性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ变产物的首道屏障。 燃料组件栅格排列保持核设计中堆芯水铀体积比。
4.1.1
图 堆 芯 布 置
组件结构可为控制棒、可燃毒物、中子源、阻力塞 和中子探测提供导向，插入和冷却条件。
组件结构为冷却剂流动和带出热量分布均匀。 燃料组件为安全三级，抗震类别为SSE，质量等级 为QA1级。 设计准则： 在冷却剂压力，温度下燃料棒包壳必须自立 设计寿期内，燃料棒不应发生蠕变坍塌 设计寿期内棒内部气体压力低于冷却剂工作压力 最热燃料芯块中心温度低于二氧化铀燃耗相应熔点 包壳有效应力不超过材料辐照后屈服强度
（2）非活性段材料 上下管座为304不锈钢，弹簧为低钴因科镍－
718合金。 结构形式 （1）定位格
保护格架，中间格架，端部格架，要求吸收中子 少的锆合金条带，带导向翼，中间格架有搅混冷却功 能，冲制成形，激光焊接。 （2）导向管
带水力缓冲器，上、下可拆结构
图 法 国 － 燃 料 组 件
4.1.2
表4.1 国外四种型号高性能燃料组件参数比较
项目
类型
几何尺寸：
栅元排列
燃料棒直径mm
燃料棒数
中子测量管数
导向管数
棒栅元距cm
组件间距cm
组件边长cm
芯块直径mm
芯块高度mm
燃料棒长度cm
结构材料：
包壳材料
导向管材料 定位格架材料 搅混格架材料 端部格架材料 上、下管座材料
AFA－3G
17×17 9.5 ×0.57
图4.1.4 AP1000燃料组件
组件结构设计： 国外压水堆高性能燃料组件的开发按17×17-25
型排列主要有三种结构型式：法国的AFA－3G,西屋 Performavce+和西门子动力公司的HTP。
图4.6.2，4.6.3，4.6.4。 结构材料： （1）活性段结构材料
包括燃料棒包壳、导向管、通量管和定位格架。 采用吸收中子少，耐腐蚀，低辐照生长和低蠕变的新 型锆合金：ZiRLo，M5,ELS-DUPLex锆合金。