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反應(yīng)堆安全控制系統(tǒng)

四道屏障示意圖  現(xiàn)在我們來(lái)說(shuō)明為了反應(yīng)堆安全正常運(yùn)行而設(shè)置的控制系統(tǒng)。所謂安全正常運(yùn)行,是指反應(yīng)性隨介質(zhì)溫度、密度和堆內(nèi)吸收中子的毒物的數(shù)量發(fā)生變化時(shí),還要保持再生系數(shù)K=1。欲實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),通常用控制棒抵消多余的反應(yīng)性,把多余的中子吸收掉。當(dāng)反應(yīng)性減小時(shí),就把控制棒逐漸拉出堆外,直到完全提出,這時(shí)反應(yīng)堆非裝新料不可。此外,為了在發(fā)生事故時(shí)快速停堆,設(shè)置了安全棒。反應(yīng)性增大時(shí),安全棒可抑制反應(yīng)性的增加,因?yàn)樗哂泻軓?qiáng)的吸收中子的本領(lǐng)。平時(shí)安全棒被置于堆芯之外,發(fā)生事故時(shí)靠重力或其他外力,在0.1~l秒的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)插入堆芯,將鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熄滅,以免造成損壞或危險(xiǎn)。還有,功率保護(hù)電路系統(tǒng)通常在反應(yīng)堆功率超過(guò)設(shè)計(jì)滿功率的10~20%時(shí),使安全棒動(dòng)作,實(shí)行緊急停堆。

  針對(duì)核電站的危險(xiǎn),為防事故的發(fā)生,在設(shè)計(jì)中,采取了種種安全措施,其主要出發(fā)點(diǎn)是建立在防止燃料元件的不正常溫度升高和阻止裂變產(chǎn)物大量逸散到環(huán)境中去。如果能做到這兩點(diǎn),也就保證了核電站的安全。安全的具體措施如下:

  為了防止放射性物質(zhì)的泄漏,核電站設(shè)置了四道安全屏障。

第一道屏障——燃料芯塊    核裂變產(chǎn)生的放射性物質(zhì)98%以上滯留在二氧化鈾陶瓷芯塊中,不會(huì)釋放出來(lái)。  第一道屏障是核燃料芯塊,F(xiàn)代反應(yīng)堆廣泛采用耐高溫、耐輻射和耐腐蝕的二氧化鈾陶瓷核燃料。經(jīng)過(guò)燒結(jié)、磨光的這些陶瓷型的核燃料芯塊能保留住98%以上的放射性裂變物質(zhì)不使逸出,只有穿透能力較強(qiáng)的中子和γ射線才能輻射出來(lái)。這就大大減少了放射性物質(zhì)的泄漏。

第二道屏障——燃料包殼    燃料芯塊密封在鋯合金包殼內(nèi),防止放射性物質(zhì)進(jìn)入一回路水中  第二道屏障是鋯合金包殼管。二氧化鈾陶瓷芯塊被裝入包殼管,疊成柱體,組成了燃料棒。第三道屏障——壓力邊界    由核資料構(gòu)成的堆芯封閉在壁厚20厘米的鋼質(zhì)壓力容器內(nèi),壓力容器和整個(gè)一回路都是耐高壓的,放射性物質(zhì)不會(huì)漏到反應(yīng)堆廠房中由鋯合金或不銹鋼制成的包殼管必須絕對(duì)密封,在長(zhǎng)期運(yùn)行的條件下不使放射性裂變產(chǎn)物逸出,一旦有破損,要能及時(shí)發(fā)現(xiàn),采取措施。

  第三道屏障是壓力容器和封閉的一回路系統(tǒng)。這屏障足可擋住放射性物質(zhì)外泄。即使堆芯中有1%的核燃料元件發(fā)生破壞,放射性物質(zhì)也不會(huì)從它里面泄漏出來(lái)。第四道屏障——安全殼    反應(yīng)堆廠房是一個(gè)高大的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)筑物,壁厚近1米,內(nèi)表面加有6厚的鋼襯,防止放射性進(jìn)入環(huán)境。

  第四道屏障是安全殼廠房。它是阻止放射性物質(zhì)向環(huán)境逸散的最后一道屏障,它一般采用雙層殼體結(jié)構(gòu),對(duì)放射性物質(zhì)有很強(qiáng)的防護(hù)作用,萬(wàn)一反應(yīng)堆發(fā)生嚴(yán)重事故,放射性物質(zhì)從堆內(nèi)漏出,由于有安全殼廠房的屏障,對(duì)廠房外的環(huán)境和人員的影響也微乎其微。

 

反應(yīng)堆的固有安全性  控制保護(hù)系統(tǒng)

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