沸水堆重水堆和氣冷堆

1、 沸水堆、重水堆和氣冷堆2第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.2壓水堆壓水堆分布式壓水的缺點(diǎn)：分布式壓水的缺點(diǎn)：大口徑接管破裂導(dǎo)致高溫高大口徑接管破裂導(dǎo)致高溫高壓冷卻劑泄露；壓冷卻劑泄露；連接管較長(zhǎng)，流動(dòng)阻力較大，連接管較長(zhǎng)，流動(dòng)阻力較大，冷卻劑自然循環(huán)能力不高。冷卻劑自然循環(huán)能力不高。一體化壓水堆一體化壓水堆SMART一體化模塊式先進(jìn)壓水堆一體化壓水堆一體化壓水堆中核集團(tuán)開(kāi)發(fā)的多用途模塊式小型反應(yīng)堆為ACP100一體化壓水堆將蒸汽發(fā)生器布置在反應(yīng)堆壓力容器的上部，省去了大口徑接管，增加了反應(yīng)堆的安全性，同時(shí)增加了反應(yīng)堆的自然循環(huán)能力。第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹

2、-1.2壓水堆壓水堆沸水堆及其本體結(jié)構(gòu)沸水堆及其本體結(jié)構(gòu)第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.3沸水堆沸水堆沸水堆本體結(jié)構(gòu)沸水堆與壓水堆同屬輕水堆, 與壓水堆不同之處是沸水堆的堆芯內(nèi)(系統(tǒng)壓力約7 MPa)產(chǎn)生的蒸汽直接進(jìn)入汽輪機(jī)做功。1.同壓水堆一樣，沸水堆也采用低富集度（23%）的UO2作為核燃料；2.沸水堆冷卻劑內(nèi)一般不加硼, 控制棒是停閉反應(yīng)堆的主要手段；3.沸水堆可以利用冷卻劑(氣水兩相)的流量控制來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率。沸水堆系統(tǒng)流程沸水堆系統(tǒng)流程第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.3沸水堆沸水堆沸水堆核電站流程示意圖與壓水堆相比1.省去了一個(gè)回路和蒸汽發(fā)生器；

3、2.壓力容器壓力低，設(shè)備制作工藝較簡(jiǎn)單；4.堆芯體積必須加大；5.放射性雜質(zhì)可隨蒸 汽直接進(jìn)入汽輪機(jī)。3.壓力容器接口直徑小， 失水事故的可能性及 嚴(yán)重性降低；第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.4重水堆重水堆重水（D2O）的物理性質(zhì)：氘原子的質(zhì)量是氫原子的2倍，重水的慢化中子的能力不如輕水有效。 因此,相同功率的重水堆體積要比輕水堆大。重水堆是指用重水(D2O 99.7%)做慢化劑的反應(yīng)堆，重水堆的冷卻劑可以是重水，也可以是輕水或有機(jī)化合物。重水熱中子吸收截面0.9210-31 m2為輕水0.63810-28 m2的1/700。因此,重水堆能有效地利用天然鈾;乏燃料可以存儲(chǔ)起來(lái)

4、,用于快中子增殖堆;單位能量的凈钚產(chǎn)量約為壓水堆的2倍。第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.4重水堆重水堆重水堆按其結(jié)構(gòu)可分為壓力容器式和壓力管式兩種。壓力容器式重水堆的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于壓水堆,但慢化劑和冷卻劑都是重水。壓力容器式重水堆堆內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料少，燃料的轉(zhuǎn)換比很高，但其最大功率會(huì)受到厚壁容器制造能力的限制。排管容器 冷卻劑10MPa，300第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.4重水堆重水堆壓力管式重水堆(CANDU)介紹-原理CANDU重水堆的概念設(shè)計(jì)思路第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.4重水堆重水堆壓力管式重水堆(CANDU)介紹CANDU反應(yīng)堆

5、結(jié)構(gòu)示意圖CANDU反應(yīng)堆的壓力管將重水冷卻劑和重水慢化劑分開(kāi)。壓力管內(nèi)流過(guò)高溫300 高壓10 MPa重水-冷卻劑 壓力管外流動(dòng)低壓下的重水-慢化劑 第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.4重水堆重水堆壓力管式重水堆(CANDU)介紹-燃料排管(裝載燃料束)燃料元件束CANDU的排管和排管容器第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.4重水堆重水堆壓力管式重水堆(CANDU)介紹-結(jié)構(gòu)CANDU的縱深結(jié)構(gòu)支撐體裝在水泥墻內(nèi)堆芯由380根帶燃料元件束的壓力管排列而成，每根壓力管內(nèi)首尾相接地裝有1012個(gè)燃料元件束。第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.4重水堆重

6、水堆壓力管式重水堆(CANDU)介紹-堆芯及外觀(guān)CANDU堆芯的示意圖CANDU壓力管一端第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.4重水堆重水堆壓力管式重水堆(CANDU)介紹-整體CANDU反應(yīng)堆電站的流程圖第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.4重水堆重水堆壓力管式重水堆(CANDU)優(yōu)缺點(diǎn)1.重水堆可采用天然鈾作核燃料，不需要建立同位素分離工廠(chǎng)；2.重水堆的燃料經(jīng)濟(jì)性好，能使天然鈾得到充分利用；1.重水堆體積大，需要大量重水，投資成本和發(fā)電成本高；3.重水堆的卸料燃耗較淺，后處理量成倍增加；4.重水堆使用的燃料富集度低，出現(xiàn)嚴(yán)重事故的后果相對(duì)輕。2.重水經(jīng)輻照產(chǎn)生氚

7、，濃度隨燃耗而增加，泄露重水很危險(xiǎn)！第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.5氣冷堆和高溫氣冷堆氣冷堆和高溫氣冷堆氣冷堆是以石墨作為慢化劑，CO2或He作為冷卻劑的反應(yīng)堆。特點(diǎn)：1. 石墨中子吸收截面小，可利用天然鈾作為燃料；3.可以在帶功率時(shí)連續(xù)換料，提高了電站利用率。2.氣體冷卻劑能在不高的壓力下得到較高的出口溫度，提高了二回路的熱效率；鎂諾克斯氣冷堆第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.5氣冷堆和高溫氣冷堆氣冷堆和高溫氣冷堆氣冷堆是以石墨作為慢化劑，CO2或He作為冷卻劑的反應(yīng)堆。特點(diǎn)：改進(jìn)后的氣冷堆通過(guò)提高燃料富集度、更換燃料包殼、改變蒸汽發(fā)生器位置等方法，冷卻劑

8、出口溫度由之前的400被提高到650攝氏度左右。第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.5氣冷堆和高溫氣冷堆氣冷堆和高溫氣冷堆高溫氣冷堆采用耐高溫的涂敷顆粒燃料涂敷顆粒燃料元件，化學(xué)惰性和熱工性能良好的氦氣作冷卻劑氦氣作冷卻劑，耐高溫的石墨作慢化劑耐高溫的石墨作慢化劑和堆芯結(jié)構(gòu)材料。燃料球?qū)嵨飯D(60 mm)第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.5氣冷堆和高溫氣冷堆氣冷堆和高溫氣冷堆燃料球結(jié)構(gòu)燃料球結(jié)構(gòu)第一層第一層 疏松熱解碳：吸收裂變氣體，緩沖應(yīng)力，抵御輻照損傷疏松熱解碳：吸收裂變氣體，緩沖應(yīng)力，抵御輻照損傷; ;第二層第二層 致密熱解碳：防止裂變產(chǎn)物腐蝕致密熱解碳：防

9、止裂變產(chǎn)物腐蝕SiC，承受內(nèi)壓；，承受內(nèi)壓；第三層 碳 化 硅：承受內(nèi)壓，阻擋裂變產(chǎn)物外逸；第四層第四層 致密熱解碳：保護(hù)致密熱解碳：保護(hù)SiC免于機(jī)械損傷。免于機(jī)械損傷。第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.5氣冷堆和高溫氣冷堆氣冷堆和高溫氣冷堆兩種燃料組件兩種燃料組件-球形和六角棱柱球形和六角棱柱第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.5氣冷堆和高溫氣冷堆氣冷堆和高溫氣冷堆高溫氣冷堆堆芯堆芯堆芯裝有幾十萬(wàn)個(gè)燃料球。出口He溫度高達(dá)750 ，蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的蒸汽溫度可達(dá)540 。預(yù)應(yīng)力混凝土壓力槽（殼）既是一次冷卻系統(tǒng)的壓力容器 ，又是堆的生物屏蔽層 。第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹-1.5氣冷堆和高溫氣冷堆氣冷堆和高溫氣冷堆高溫氣冷堆小結(jié)1. 堆芯具有很大的負(fù)溫度系數(shù)，單靠改變氦氣流量就能在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)反應(yīng)堆的功率；2. 由于全部一回路系統(tǒng)都裝在預(yù)應(yīng)力混凝土反應(yīng)堆容器內(nèi)，沒(méi)有外部冷卻管道，減少了發(fā)生冷卻劑喪失事故的可能性；3. 由于堆內(nèi)沒(méi)有金屬材料，燃料轉(zhuǎn)換比高達(dá)0.80.85；4. 冷卻劑出口溫度高，因此電站的熱效率高。第第1章章 反應(yīng)堆的類(lèi)型介紹反應(yīng)堆