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 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-1.2壓水堆壓水堆分布式壓水的缺點：分布式壓水的缺點：大口徑接管破裂導致高溫高大口徑接管破裂導致高溫高壓冷卻劑泄露；壓冷卻劑泄露；連接管較長，流動阻力較大，連接管較長，流動阻力較大，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一體化模塊式先進壓水堆一體化壓水堆一體化壓水堆中核集團開發(fā)的多用途模塊式小型反應堆為ACP100一體化壓水堆將蒸汽發(fā)生器布置在反應堆壓力容器的上部，省去了大口徑接管，增加了反應堆的安全性，同時增加了反應堆的自然循環(huán)能力。第第1章章 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹

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 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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)生的蒸汽直接進入汽輪機做功。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)的流量控制來調(diào)節(jié)反應堆功率。沸水堆系統(tǒng)流程沸水堆系統(tǒng)流程第第1章章 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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.省去了一個回路和蒸汽發(fā)生器；

3、2.壓力容器壓力低，設備制作工藝較簡單；4.堆芯體積必須加大；5.放射性雜質(zhì)可隨蒸 汽直接進入汽輪機。3.壓力容器接口直徑小， 失水事故的可能性及 嚴重性降低；第第1章章 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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%)做慢化劑的反應堆，重水堆的冷卻劑可以是重水，也可以是輕水或有機化合物。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;乏燃料可以存儲起來

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 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-1.4重水堆重水堆壓力管式重水堆(CANDU)介紹-原理CANDU重水堆的概念設計思路第第1章章 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-1.4重水堆重水堆壓力管式重水堆(CANDU)介紹CANDU反應堆

5、結(jié)構(gòu)示意圖CANDU反應堆的壓力管將重水冷卻劑和重水慢化劑分開。壓力管內(nèi)流過高溫300 高壓10 MPa重水-冷卻劑 壓力管外流動低壓下的重水-慢化劑 第第1章章 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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個燃料元件束。第第1章章 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-1.4重水堆重

6、水堆壓力管式重水堆(CANDU)介紹-堆芯及外觀CANDU堆芯的示意圖CANDU壓力管一端第第1章章 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-1.4重水堆重水堆壓力管式重水堆(CANDU)介紹-整體CANDU反應堆電站的流程圖第第1章章 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-1.4重水堆重水堆壓力管式重水堆(CANDU)優(yōu)缺點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；2.重水堆的燃料經(jīng)濟性好，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)嚴重事故的后果相對輕。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！第第1章章 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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作為冷卻劑的反應堆。特點：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 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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作為冷卻劑的反應堆。特點：改進后的氣冷堆通過提高燃料富集度、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 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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，緩沖應力，抵御輻照損傷疏松熱解碳：吸收裂變氣體，緩沖應力，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：保護致密熱解碳：保護SiC免于機械損傷。免于機械損傷。第第1章章 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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個燃料球。出口He溫度高達750 ，蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的蒸汽溫度可達540 。預應力混凝土壓力槽（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 反應堆的類型介紹反應堆的類型介紹-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)反應堆的功率；2. 由于全部一回路系統(tǒng)都裝在預應力混凝土反應堆容器內(nèi)，沒有外部冷卻管道，減少了發(fā)生冷卻劑喪失事故的可能性；3. 由于堆內(nèi)沒有金屬材料，燃料轉(zhuǎn)換比高達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 反應堆的類型介紹反應堆