因为之前开单章讲过了核燃料制造，所以这次直接跳过核燃料制造的这个环节，这章我们来讲一下反应堆的部分构件。
反应堆是产生、维持和控制链式核裂变反应的装置，它以一定功率释放出能量，并由冷却剂导出，再通过蒸汽发生器将堆芯产生的热量传给蒸汽发生器二次侧给水，产生蒸汽，然后驱动汽轮发电机发电。
这里我们还是以大多数核电站所推崇的压水堆来进行解说。
例如大亚湾核电站反应堆的堆型就是压水堆，用加压轻水作为慢化剂和冷却剂，位于安全壳的中央。
它大可分为以下四部分：
•反应堆堆芯
•堆内构件
•反应堆压力容器和顶盖
•控制棒驱动机构
反应堆结构部件除了在机械强度、刚度、加工精度和耐腐蚀等方面应满足比一般机械设备更高的要求外，还要满足核性能和抗辐射方面的要求。结构材料在反应堆内受到核裂变放出的高能量y射线和各种能量的中子的轰击后，材料性能发生变化，同时还带有很强的放射性。
因此，对反应堆主要部件在设计、制造、安装和在役检査的各阶段都要进行严格的质量要求，毕竟这玩意儿故障了很可能核泄漏。
反应堆可不是一章能讲完的，所以这章我们就先从反应堆堆芯分为上下两部分开始讲解。
反应堆堆芯————上。
以概括的形式来讲，压水反应堆堆芯由反应堆通风罩连接装置-----控制捧导向筒----导向管支承板-----控制梓组件-----围板组件----压力容器----堆芯支承板----仪表导向管----能量吸收器一--控制棒驱动机构----螺栓--一压力容器顶盖---密封环---压紧弾簣—堆芯上柵格板---燃料组件----辐射样品架----堆芯吊篮----导向块---仪表导管支承板组成。
在核电站投产的堆芯首次装料时，有三种不同富集度（即235U在铀中所占的份额，又称浓缩度）的燃料组件,分别是1.8%,2.4%和3.1%。
因为堆芯沿径向中子注量率的分布是中间高外侧低，为了提高堆芯平均功率密度和充分利用核燃料，采取按富集度不同分区装料和局部倒料的燃料循环方式，即堆芯的四周由52个富集度为3.1%的燃料组件组成外围，而内区则混合交错布置52个富集度为2.4%和53个富集度为1.8%的燃料组件。
在换料时卸出第外围的乏燃料组件，外围的组件向内部区域倒换,新加入的燃料组件放在第3区（最外围）。
采用这样的燃料分布方式可以展平堆芯功率，获得较高的燃耗深度，提高核燃料的利用率。每年更换约1/3燃料组件（更换组件的具体数目要根据本年度发电计划及上一循环燃耗情况确定）,则称之为一个燃料循环。
从第二个循环开始，新装入的燃料组件的富集度为3.25%,高于首次装料，这是因为运行一段时间后堆芯内积累了一些吸收中子的裂变产物，则需要増加正反应性储备。
例如大亚湾核电站。
自从第九循环开始，为了减少大修次数，降低发电成本，向长燃料循环（18个月换料）方式过渡，新换燃料组件型号由AFA-2G变为AFA-3G,富集度提高到4.45%（在此之前，为了平稳过渡，第七、八循环新燃料的富集度已提高到3.7%）。
此行采用内外装料方式，即换料时将未经辐照的新的燃料组件放在堆芯内区，把内区辐照深度大的燃料组件移到堆芯的最外层。内-外装料方式可以减少中子的径向泄漏，增加堆芯的反应性，提高燃料的卸料燃耗。
（不足之处：该装料方式会使堆芯功率分布不平坦性增加，功率峰因子増大。）
（解决方法：釆用金属钆作可燃毒物来抑制功率峰。）
这里我们以以AFA-3G型燃料组件为例。
控制棒导向管、中子注量率测量管与定位格架焊接在一起，上、下管座用螺钉与控制棒导向管连接起来，这样构成可拆式骨架。燃料元件棒插入定位格架内，由弹簧片夹持着。
其每个燃料组件共有264根燃料元件棒、24根控制棒导向管和一根中子注量率测量导管,它们按17X17排列成正方形柵格，共有289个棒位。
整个棒束沿高度方向设有8个定位格架和3个中间搅混格架（MSMG）。
264根燃料元件棒插入定位格架内，由定位格架支撑，并保持燃料棒的间距。燃料组件的上、下管座均设有定位销孔，当燃料组件装入堆芯时这些定位销孔与堆芯上、下栅格板上的定位销相配合,使组件在堆芯中按一定间距定位。
因为上管座装有压紧弹簧，使燃料组件承受轴向压紧力，防止冷却剂自下向上流动的冲力引起组件蹿动，同时可以补偿热态下各种结构材料的热膨胀,并减少在突然的外来载荷（包括地震）作用下燃料组件所承受的冲击载荷。
用于18个月一次换料的AFA-3G燃料组件中大部分是富集度为4.45%的UO2（二氧化铀）燃料棒，另外还有少量燃料棒的芯块由富集度为2.5%的U02与Gd2O3（占8%）混合制成，称为可燃毒物棒或轧棒。不同组件中包棒的数目可能不一祥，共有四类组件，分别含0,8,20和24根轧棒。
现在我们以AFA-3C燃料组件为例子，分别介绍一下燃料组件的各个部分。
1.燃料元件棒。
燃料元件棒由燃料芯块、燃料包壳、压紧弹簧、上端塞和下端塞等几个部分组成。
每根燃料元件棒装有271块燃料芯块，这些芯块叠放在壁厚0.57 mm的包売中，两端焊封端塞，构成长3852 mm、外径9.5 mm的燃料元件，其中芯块区（即活性区）长度为3657.6 mm。
燃料元件包壳的上端塞上有一个气孔，制造时通过它向燃料包壳内充以2.0 MPa压力的気气，然后将这个气孔焊死。充気气是为了减小燃料元件放人堆芯后冷却剂压力对包壳形成的压应力。燃料元件内预留有足够容纳燃料释放出的裂变气体的容积。
在包壳与燃料芯块之间的间隙为0.17 mm,这个间隙允许包壳和燃料芯块的不同热膨胀和辐照肿胀，减少包壳超应力的风险。
而在燃料芯块的上部需要有一个不锈钢压紧弹黄，它会防止燃料装卸操作或运输过程中燃料芯块在包壳内蹿动，以及允许芯块高温辐照后沿轴向的肿胀。
燃料芯块由低富集度的uo2粉末经冷压，在1700度高温下进行烧结成圆柱形陶瓷体，其直径设计为8.19 mm,高13.5 mm。
而燃料芯块最高工作温度应低于UO2的熔点2800度。
芯块的密度对导热系数有很大影响。为了使芯块的温度降低,要求密度高；为了减小高燃耗时燃料的肿胀，又需要预留气孔，即降低密度。
综合两者的需求，制造密度为理论密度的95%才能保持真正的运转。
燃料芯块在堆芯内经辐照后形状和成分都发生一些变化，主要有热膨胀、致密化、肿胀、裂缝和释放气体等。
2.燃料包壳。
（2）燃料包壳
燃料包壳容纳燃料芯块，将燃料与冷却剂隔离开，并包容裂变气体。它是防止放射性外逸的第一道屏障。
燃料包壳是M5合金管，其外径9.5mm,厚度0. 57mm。M5合金材料主要成分为金属Zr（锆）。
之所以主要采用锆是因为金属锆有以下几个优点。
——几乎不吸收中子；
——具有良好的机械性能（抗蠕变性和良好的延展性）；
——只有很少的氤穿过Zr管被扩散出；
——正常运行时，与水不发生反应；
——熔点高（1800 C）。
但锆（Zr）在温度达820度后开始发生锆-水反应并产生氢气，其反应式为:
Zr+2H2O→ZrO2+2H2↑
Zr与水在950度时反应显著，以后每升高5度反应热增加一倍，在1200度以上时包壳会完全烧毁，所以在失水事故时必须及时限制包壳温度上升，以免第一道防护屏障被破坏。
2.定位格架。
定位格架是支撑燃料元件棒，确保燃料元件径向定位，以及加强元件棒刚性的一种弹性构件。它由许多Zr（锆）-4合金的条带相互插配经钎焊而组成17X17栅格组成。
6个定位格架带有混流翼片，它可以从格架的边缘伸到冷却剂通道中，从而达到促进冷却剂交混防止组件过热的效果;
3.上下管座。
上、下管座是燃料组件骨架结构的顶部和底部连接构件。
上管座结构由上孔板、侧板、顶板、4个板式弹簧和相配的零件所组成。上孔板是一块正方形不锈钢板，上面加工了许多长方形流水孔和对应控制棒导向管的圆孔，控制棒导向管上端就固定在上孔板上。顶板是中心带孔的方板，以便控制棒束通过。
顶板的两个对角上设有两个定位销孔，与堆芯上栅格板的定位销相配，以便燃料组件顶部与上栅格板定位和对中。另一个角上有一个识别孔，以确认燃料组件的方位。
四个板式弹簧通过锁紧螺钉固定在顶板上，弹簧的一端向上突出燃料组件，其下部弯曲朝下，插入顶板的键槽内。在上部构件装入堆内时弹簧被堆芯上栅格板压下，产生足够的压紧弹力以抵消冷却剂的水流冲力。
下管座是一个正方形箱式结构，由四个支撑脚和一块方形多孔的肋板组成。肋板上钻有一些流水孔，冷却剂从下管座的水腔通过肋板向上流入燃料组件内部。肋板的上侧装了防屑板，防止杂物进入堆芯，损坏燃料组件。
两个对角支撑脚上的销孔与下栅格板上的两个定位销相配合，促使燃料组件进行定位防止偏移。
4.控制导向管。
每个燃料组件有24根控制棒导向管，它们为控制棒插入和提出提供了导向通道。导向管由Zl4合金管制成，其下段在第一和第二格架之间的部分直径缩小。
导向管与上、下管座的连接需要做成可拆卸的，这样可以为一些突发状况做应急。
导向管下端焊接一个带内螺纹的锆-4端塞，再用一个带防落边的螺钉把它固定在下管座上方的防屑板上，使其精确定位。防落边胀到肋板上的孔壁内，从而可以防止螺钉松脱。
螺钉上有一个轴向小孔，用于増加对控制棒的冷却作用（运行时）和不使导向管底部存水（换料时）。
导向管顶端胀有一个带内螺纹的套管，从上管座的孔板上面用一个带防落边的套筒鎌钉与套管拧紧，而后再把防落边胀到孔板上的梅花状凹窝内，从而防止螺钉松脱。
需要时，用足够的反向力矩可以把螺钉松开，卸去上、下管座。这种操作并不破坏上、下管座，复装上、下管座时只须更换新螺钉，非常的方便。