1反应堆压力容器概念与设计原则分析
1.1压力容器概念与应用
在实际研究中，我们将反应堆压力容器概念定义为：核反应堆压力容器就是指安放核反应堆，并在核反应堆运行过程中承受压力的密闭容器。在概念中反映了反应堆的两个主要特征：既耐压性与密闭性。因为在核能源设施建设中，核反应堆在实际应用中一般包括了轻水堆、重水堆、气冷堆及快堆等几种主要类型，所以压力容器的结构形式也随着反应堆的变化而各有不同。
1.2压力容器主要设计原则
在反应堆压力容器实际的设计过程中，根据反应堆在实用中主要特征，设计者应遵循以下原则，首先是在设计中容器应位于反应堆厂房中心位置，以此为核心开展反应堆整体设计。其次是在设计时应做好紧急问题的预防与处理防范措施设计。其中主要应考虑的问题包括了以下问题：在反应堆运行过程中冷却剂遇到高压和高温问题；反应堆主管道断裂等工程事故问题；地震一类的地质灾害问题等各类问题。最后是在设计中严格制定质量与安全标准。因为核反应堆长期处于高压与危险状态。所以在压力容器设计过程中，设计者应充分的考虑其在材质、工艺、以及检查等方面的要求，在设计中严格贯彻质量与安全要求确保源头保障的完成。
2压力容器主要技术特点实践研究
在反应堆压力容器的实际工作中，我们按照其材质划分主要将其分为钢容器与预应力混凝土容器两种。研究中我们分别对于这两种容器进行研究，其主要的研究结果如下。
2.1钢压力容器主要技术特点研究
在实际的反应堆应用中，钢压力容器因其密闭与安全性特点被应用在各类核反应堆的建设过程中。下面我们依据反应堆的区别，分别对钢压力容器的设计与建设要求进行介绍。首先是轻水核反应堆中容器技术要求。在这类反应堆设计中与建设中，钢压力容器根据技术要求设计为圆筒形结构。在百万千瓦级大功率反应堆的建设中，为了实现安全与技术要求压力容器内径需要设计为4.4m，高度设计要求在13-15m之间，壁厚为20cm。同时根据设计要求，容器整体在反应堆的运行过程中所承受的压力不得小于15兆帕。为了达到设计与实际应用的要求，我们在容器应用的材料选择中，一般使用含锰、钼、镍的低合金钢为主要材料，同时在容器建设中需要在容器堆焊不锈钢材料以提高容器整体的耐腐蚀性。在反应堆容器的设计中为了方便反应堆换料等工作的进行，一般在其上封头连接中应用法兰工艺。同时在容器顶部安装设置反应堆控制棒驱动机构，便于进行操作。另外在钢容器的实际应用中，为了实现其技术设计与工艺要求，还需要设置反应堆一回路的进出口接管段。其次是沸水反应堆中压力容器的技术要求。在这类反应堆设计与建设过程中，其在外形和材质的要求中与冷水反应堆基本相同。但是也存在着以下不同之处。一是因其运行中所承受压力较低，所以其压力设计只要不低于7兆帕就可以了。二是因为沸水反应堆需要安装设置汽水分离器等主要设备，所以其设计尺寸应大于冷水反应堆，如其在百万千瓦级压力容器设计中，设计直径需要达到6.4m，设计高度需要超过22m，壁厚设计要求在15-17cm。第三是在设计中，沸水反应堆控制棒设计应实现贯通压力容器底部的设计要求。最后是气冷反应堆的技术要求。这类反应堆钢压力容器设计中一般为直径约20m圆球，同时在顶部设置安装加料立管，容器侧部设置进出口风道等设备。随着核反应堆技术的进步，气冷反应堆因为存在容积大、焊接技术要求高与整体运输难度高等特点，已逐步被混凝土压力容器代替。
2.2预应力混凝土压力容器主要技术特点研究
因为技术开发较晚与实际技术问题较多等原因，预应力混凝土压力容器现阶段主要被应用于气冷反应堆建设中。在这类反应堆容器设计中，其主要的设计要点包括了以下内容。首先是在外形与结构设计中，容器整体外形设计为直径大约25m、高度大约30m的立式圆筒。同时在设计中要求容器采用厚度为5~6m平板进行封头处理，同时容器壁厚大约在4~5m。其次是在结构设计中，设计者按照容器具体使用要求，将其结构设计为单腔与多腔式两种结构。最后是按照预应力钢束配置方式进行设计。这项设计主要是做好纵向与横向钢束的按照与设置设计，将两者很好的安全结合。在气冷反应堆实际应用中，预应力混凝土压力容器的主要优势包括了以下两点。一是采用了加多的钢束作为整体承载构件，小部分结构破坏不影响整个容器的整体结构安全，使其安全性更高。二是其主要采用建设工程现场浇筑、安装和装配建设，其安装与运输方便，适合大型核电站建设使用。
3结语
做好核反应堆基础建设研究工作，特别是反应堆压力容器的设计与建设研究，对于核电站安全与质量保障具有极大的实际意义。在实际研究中，我们根据反应堆在实际设计中的主要原则，结合钢压力容器与预压力混凝土压力容器两种容器的主要技术特点开展实践研究，为反应堆建设提供理论支持。
作者：罗少国 单位：中国第一重型机械股份有限公司核电石化事业部
