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輕水堆(1)壓水堆電站

  自從核電站問(wèn)世以來(lái),在工業(yè)上成熟的發(fā)電堆主要有以下三種:輕水堆、重水堆和石墨汽冷堆。它們相應(yīng)地被用到三種不同的核電站中,形成了現(xiàn)代核發(fā)電的主體。

  目前,熱中子堆中的大多數(shù)是用輕水慢化和冷卻的所謂輕水堆。輕水堆又分為壓水堆和沸水堆。

  壓水堆核電站 壓水堆核電站的一回路系統(tǒng)與二回路系統(tǒng)完全隔開(kāi),它是一個(gè)密閉的循環(huán)系統(tǒng)。該核電站的原理流程為:主泵將高壓冷卻劑送入反應(yīng)堆,一般冷卻劑保持在120~160個(gè)大氣壓。在高壓情況下,冷卻劑的溫度即使300℃多也不會(huì)汽化。冷卻劑把核燃料放出的熱能帶出反應(yīng)堆,并進(jìn)入蒸汽發(fā)生器,通過(guò)數(shù)以千計(jì)的傳熱管,把熱量傳給管外的二回路水,使水沸騰產(chǎn)生蒸汽;冷卻劑流經(jīng)蒸汽發(fā)生器后,再由主泵送入反應(yīng)堆,這樣來(lái)回循環(huán),不斷地把反應(yīng)堆中的熱量帶出并轉(zhuǎn)換產(chǎn)生蒸汽。從蒸汽發(fā)生器出來(lái)的高溫高壓蒸汽,推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。做過(guò)功的廢汽在冷凝器中凝結(jié)成水,再由凝結(jié)給水泵送入加熱器,重新加熱后送回蒸汽發(fā)生器。這就是二回路循環(huán)系統(tǒng)。

  壓水堆由壓力容器和堆芯兩部分組成。壓力容器是一個(gè)密封的、又厚又重的、高達(dá)數(shù)十米的圓筒形大鋼殼,所用的鋼材耐高溫高壓、耐腐蝕,用來(lái)推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的高溫高壓蒸汽就在這里產(chǎn)生的。在容器的頂部設(shè)置有控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),用以驅(qū)動(dòng)控制棒在堆芯內(nèi)上下移動(dòng)。

  堆芯是反應(yīng)堆的心臟,裝在壓力容器中間。它是燃料組件構(gòu)成的。正如鍋爐燒的煤塊一樣,燃料芯塊是核電站“原子鍋爐”燃燒的基本單元。這種芯塊是由二氧化鈾燒結(jié)而成的,含有2~4%的鈾-235,呈小圓柱形,直徑為9.3毫米。把這種芯塊裝在兩端密封的鋯合金包殼管中,成為一根長(zhǎng)約4米、直徑約10毫米的燃料元件棒。把 200多根燃料棒按正方形排列,用定位格架固定,組成燃料組件。每個(gè)堆芯一般由121個(gè)到193個(gè)組件組成。這樣,一座壓水堆所需燃料棒幾萬(wàn)根,二氧化鈾芯塊1千多萬(wàn)塊堆芯。此外,這種反應(yīng)堆的堆芯還有控制棒和含硼的冷卻水(冷卻劑)。控制棒用銀銦鎘材料制成,外面套有不銹鋼包殼,可以吸收反應(yīng)堆中的中子,它的粗細(xì)與燃料棒差不多。把多根控制棒組成棒束型,用來(lái)控制反應(yīng)堆核反應(yīng)的快慢。如果反應(yīng)堆發(fā)生故障,立即把足夠多的控制棒插入堆芯,在很短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)堆就會(huì)停止工作,這就保證了反應(yīng)堆運(yùn)行的安全。

熱堆的概念  輕水堆(2)沸水堆電站

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