沸水堆结构原理演示

1、沸水堆结构原理演示沸水堆结构原理演示 20121511班 组长：李净松 组员：梁晓龙，李永昶制作：李永昶沸水堆的发展历程沸水堆的发展历程 四个发展阶段四个发展阶段 5060 5060年代采用带蒸气汽包和蒸气分离器的双重年代采用带蒸气汽包和蒸气分离器的双重式循环；式循环； 70 70年代取消蒸汽发生器采用直接循环；年代取消蒸汽发生器采用直接循环； 80 80年代采用堆内型喷射泵；年代采用堆内型喷射泵； 90 90年代采用堆内型再循环泵。年代采用堆内型再循环泵。 三次标准改进三次标准改进 第一次在第一次在76777677年，第二次在年，第二次在78807880年，第三次年，第三次在在8185818

2、5年。三次改进后沸水堆的设计，安全性年。三次改进后沸水堆的设计，安全性发生了较大的变化，成为了我们目前所研究的先发生了较大的变化，成为了我们目前所研究的先进沸水堆。进沸水堆。沸水堆简介 沸水堆是轻水堆的一种，沸水堆核电站工作流程是：冷却剂（水）从堆芯下部流进，在沿堆芯上升的过程中，从燃料棒那里得到了热量，使冷却剂变成了蒸汽和水的混合物，经过汽水分离器和蒸汽干燥器，将分离出的蒸汽来推动汽轮发电机组发电。 沸水堆是由压力容器及其中间的燃料元件、十字形控制棒和汽水分离器等组成。汽水分离器在堆芯的上部，它的作用是把蒸汽和水滴分开、防止水进入汽轮机，造成汽轮机叶片损坏。沸水堆所用的燃料和燃料组件与压水堆

3、相同。沸腾水既作慢化剂又作冷却剂。 沸水堆与压水堆不同之处在于冷却水保持在较低的压力（约为70个大气压）下，水通过堆芯变成约285的蒸汽，并直接被引入汽轮机。所以，沸水堆只有一个回路，省去了容易发生泄漏的蒸汽发生器，因而显得很简单。 总之，轻水堆核电站的最大优点是结构和运行都比较简单，尺寸较小，造价也低廉，燃料也比较经济，具有良好的安全性、可靠性与经济性。它的缺点是必须使用低浓铀，目前采用轻水堆的国家，在核燃料供应上大多依赖美国和独联体。此外，轻水堆对天然铀的利用率低。如果系列地发展轻水堆要比系列地发展重水堆多用天然铀50%以上。 从维修来看，压水堆因为一回路和蒸汽系统分开，汽轮机未受放射性的

4、沾污，所以，容易维修。而沸水堆是堆内产生的蒸汽直接进入汽轮机，这样，汽轮机会受到放射性的沾污，所以在这方面的设计与维修都比压水堆要麻烦一些。 以沸水堆为动力源的核电厂。沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。沸水堆与压水堆同属轻水堆，都有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点；它们都须使用低浓铀，且须停堆换料。截至1996年底为止，全世界已运行的沸水堆有94座，总功率78285MW，占全世界已运行核电厂反应堆总数的21.7%和总功率的22.7%，仅次于压水堆；在建的沸水堆有6座，总功率7320MW，占全世界在建核电厂反应堆总数的9.5%和总

5、功率的14.1%。 工作原理及主要特点工作原理及主要特点 来自汽轮机系统的给水进入反应堆压力容器后，沿堆芯围筒与容器内来自汽轮机系统的给水进入反应堆压力容器后，沿堆芯围筒与容器内壁之间的环形空间下降，在喷射泵的作用下进入堆下腔室，再折而向壁之间的环形空间下降，在喷射泵的作用下进入堆下腔室，再折而向上流过堆芯，受热并部分汽化。汽水混合物经汽水分离器分离后，水上流过堆芯，受热并部分汽化。汽水混合物经汽水分离器分离后，水分沿环形空间下降，与给水混合；蒸汽则经干燥器后出堆，通往汽轮分沿环形空间下降，与给水混合；蒸汽则经干燥器后出堆，通往汽轮发电机，做功发电。蒸汽压力约为发电机，做功发电。蒸汽压力约为7

6、MPa，干度不小于，干度不小于99.75%。汽轮。汽轮机乏汽冷凝后经净化、加热再由给水泵送入反应堆压力容器，形成一机乏汽冷凝后经净化、加热再由给水泵送入反应堆压力容器，形成一闭合循环。再循环泵的作用是使堆内形成强迫循环，其进水取自环形闭合循环。再循环泵的作用是使堆内形成强迫循环，其进水取自环形空间底部，升压后再送入反应堆容器内，成为喷射泵的驱动流。某些空间底部，升压后再送入反应堆容器内，成为喷射泵的驱动流。某些沸水堆用堆内循环泵取代再循环泵和喷射泵。沸水堆用堆内循环泵取代再循环泵和喷射泵。 沸水堆的控制棒从堆底引入，原因是：沸水堆的控制棒从堆底引入，原因是：沸水堆堆芯上部蒸汽含沸水堆堆芯上部蒸

7、汽含量较多，造成堆芯上部中子慢化不足，这样，堆芯热中子通量分布不量较多，造成堆芯上部中子慢化不足，这样，堆芯热中子通量分布不均匀，其峰值下移。控制棒由堆芯底部引入有助于展平中子通量密度。均匀，其峰值下移。控制棒由堆芯底部引入有助于展平中子通量密度。可以空出堆芯上方空间以安装汽水分离器和干燥器。但控制棒自堆可以空出堆芯上方空间以安装汽水分离器和干燥器。但控制棒自堆底引入后就不能在控制动力源丧失后靠重力自动插进堆芯，因此沸水底引入后就不能在控制动力源丧失后靠重力自动插进堆芯，因此沸水堆的控制棒驱动机构需非常可靠，通常都采用液压驱动，也有采用机堆的控制棒驱动机构需非常可靠，通常都采用液压驱动，也有采

8、用机械械/液压或电气液压或电气/液压驱动。在后两种设计中，机械或电气驱动用于正液压驱动。在后两种设计中，机械或电气驱动用于正常控制。快速紧急停堆则都用液压驱动，且每个机构或每两个机构配常控制。快速紧急停堆则都用液压驱动，且每个机构或每两个机构配有一单独的蓄压器。有一单独的蓄压器。 反应堆的功率调节除用控制棒外，还可用改变再循环流量来实现。再循环流量提高，汽泡带出率就提高，堆芯空泡减少，使反应性增加，功率上升，汽泡增多，直至达到新的平衡。这种功率调节比单独用控制棒更方便灵活。仅用再循环流量调节就可使功率改变25%满功率而不需控制棒任何运动。 沸水堆不用化学补偿（反应性）。燃耗反应性亏损除用控制棒

9、外，还用燃料棒内加Gd203可燃毒物进行补偿。 沸水堆蒸汽直接由堆内产生，故不可避地要挟带出由水中16O原子核经快中子（n，p）反应所产生的16N。16N有很强的辐射，因此汽轮机系统在正常运行时都带有强放射性，运行人员不能接近，还需有适当的屏蔽，但16N的半衰期仅7.13s，故停机后不久就可完全衰变，不影响设备检修。 沸水堆工作原理图： 沸水堆内部结构图沸水堆内部结构图先进沸水堆先进沸水堆 利用先进技术和成熟的经验，代表当今核电站发展水平。利用先进技术和成熟的经验，代表当今核电站发展水平。它与它与GEGE研制的前六代沸水堆研制的前六代沸水堆(BWR1-BWR6)(BWR1-BWR6)及欧洲沸水

10、堆相及欧洲沸水堆相比，就单相系统或设备的设计而言，在技术上没有明显的比，就单相系统或设备的设计而言，在技术上没有明显的突破，但它集以往沸水堆技术及经验之大成突破，但它集以往沸水堆技术及经验之大成, , 更符合先进更符合先进轻水堆轻水堆URDURD设计规范，在整体上体现出了它综合的优势。设计规范，在整体上体现出了它综合的优势。 精密控制棒驱动系统维修率低，高性能的防辐射材料，长精密控制棒驱动系统维修率低，高性能的防辐射材料，长寿命的中子监视器，改进的水化学系统等等。寿命的中子监视器，改进的水化学系统等等。 先进沸水堆通过改进堆芯及燃料的设计使功率振荡衰减比先进沸水堆通过改进堆芯及燃料的设计使功率振荡衰减比非常小，堆的稳定性大大提高。非常小，堆的稳定性大大提高。 先进堆堆内设置自动运行，保护器禁止堆运行在高功率密先进堆堆内设置自动运行，保护器禁止堆运行在高功率密度度/ /低流量区，来防止两相流不稳定性的发生。低流量区，来防止两相流不稳定性的发生。BWRBWR追求简易化的历史追求简易化的历史带带蒸蒸气包气包汽水分离器汽水分离器双双重重循环式循环式（1950年代60年代）内置汽