沸水堆重水堆和气冷堆

1、 沸水堆、重水堆和气冷堆22第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.2压水堆压水堆分布式压水的缺点：分布式压水的缺点：(1) 大口径接管破裂导致高温高大口径接管破裂导致高温高压冷却剂泄露；压冷却剂泄露；(2) 连接管较长，流动阻力较大，连接管较长，流动阻力较大，冷却剂自然循环能力不高。冷却剂自然循环能力不高。一体化压水堆一体化压水堆SMART一体化模块式先进压水堆3一体化压水堆一体化压水堆中核集团开发的多用途模块式小型反应堆为ACP100一体化压水堆将蒸汽发生器布置在反应堆压力容器的上部，省去了大口径接管，增加了反应堆的安全性，同时增加了反应堆的自然循环能力。第第1章章 反应堆的类型

2、介绍反应堆的类型介绍-1.2压水堆压水堆4沸水堆及其本体结构沸水堆及其本体结构第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.3沸水堆沸水堆沸水堆本体结构沸水堆与压水堆同属轻水堆, 与压水堆不同之处是沸水堆的堆芯内(系统压力约7 MPa)产生的蒸汽直接进入汽轮机做功。1.同压水堆一样，沸水堆也采用低富集度（23%）的UO2作为核燃料；2.沸水堆冷却剂内一般不加硼, 控制棒是停闭反应堆的主要手段；3.沸水堆可以利用冷却剂(气水两相)的流量控制来调节反应堆功率。5沸水堆系统流程沸水堆系统流程第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.3沸水堆沸水堆沸水堆核电站流程示意图与压水堆相比1.省去

3、了一个回路和蒸汽发生器；2.压力容器压力低，设备制作工艺较简单；4.堆芯体积必须加大；5.放射性杂质可随蒸 汽直接进入汽轮机。3.压力容器接口直径小， 失水事故的可能性及 严重性降低；6第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.4重水堆重水堆重水（D2O）的物理性质：氘原子的质量是氢原子的2倍，重水的慢化中子的能力不如轻水有效。 因此,相同功率的重水堆体积要比轻水堆大。重水堆是指用重水(D2O 99.7%)做慢化剂的反应堆，重水堆的冷却剂可以是重水，也可以是轻水或有机化合物。重水热中子吸收截面0.9210-31 m2为轻水0.63810-28 m2的1/700。因此,重水堆能有效地利用

4、天然铀;乏燃料可以存储起来,用于快中子增殖堆;单位能量的净钚产量约为压水堆的2倍。7第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.4重水堆重水堆重水堆按其结构可分为压力容器式和压力管式两种。压力容器式重水堆的结构类似于压水堆,但慢化剂和冷却剂都是重水。压力容器式重水堆堆内的结构材料少，燃料的转换比很高，但其最大功率会受到厚壁容器制造能力的限制。排管容器 冷却剂10MPa，3008第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.4重水堆重水堆压力管式重水堆(CANDU)介绍-原理CANDU重水堆的概念设计思路9第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.4重水堆重水堆压力管式重水堆(

5、CANDU)介绍CANDU反应堆结构示意图CANDU反应堆的压力管将重水冷却剂和重水慢化剂分开。压力管内流过高温300 高压10 MPa重水-冷却剂 压力管外流动低压下的重水-慢化剂 10第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.4重水堆重水堆压力管式重水堆(CANDU)介绍-燃料排管(装载燃料束)燃料元件束CANDU的排管和排管容器11第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.4重水堆重水堆压力管式重水堆(CANDU)介绍-结构CANDU的纵深结构支撑体装在水泥墙内堆芯由380根带燃料元件束的压力管排列而成，每根压力管内首尾相接地装有1012个燃料元件束。12第第1章章 反应

6、堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.4重水堆重水堆压力管式重水堆(CANDU)介绍-堆芯及外观CANDU堆芯的示意图CANDU压力管一端13第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.4重水堆重水堆压力管式重水堆(CANDU)介绍-整体CANDU反应堆电站的流程图14第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.4重水堆重水堆压力管式重水堆(CANDU)优缺点1.重水堆可采用天然铀作核燃料，不需要建立同位素分离工厂；2.重水堆的燃料经济性好，能使天然铀得到充分利用；1.重水堆体积大，需要大量重水，投资成本和发电成本高；3.重水堆的卸料燃耗较浅，后处理量成倍增加；4.重水堆使用的燃料富集

7、度低，出现严重事故的后果相对轻。2.重水经辐照产生氚，浓度随燃耗而增加，泄露重水很危险！15第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.5气冷堆和高温气冷堆气冷堆和高温气冷堆气冷堆是以石墨作为慢化剂，CO2或He作为冷却剂的反应堆。特点：1. 石墨中子吸收截面小，可利用天然铀作为燃料；3.可以在带功率时连续换料，提高了电站利用率。2.气体冷却剂能在不高的压力下得到较高的出口温度，提高了二回路的热效率；镁诺克斯气冷堆16第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.5气冷堆和高温气冷堆气冷堆和高温气冷堆气冷堆是以石墨作为慢化剂，CO2或He作为冷却剂的反应堆。特点：改进后的气冷堆通过提

8、高燃料富集度、更换燃料包壳、改变蒸汽发生器位置等方法，冷却剂出口温度由之前的400被提高到650摄氏度左右。17第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.5气冷堆和高温气冷堆气冷堆和高温气冷堆高温气冷堆采用耐高温的涂敷颗粒燃料涂敷颗粒燃料元件，化学惰性和热工性能良好的氦气作冷却剂氦气作冷却剂，耐高温的石墨作慢化剂耐高温的石墨作慢化剂和堆芯结构材料。燃料球实物图(60 mm)18第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.5气冷堆和高温气冷堆气冷堆和高温气冷堆燃料球结构燃料球结构第一层第一层 疏松热解碳：吸收裂变气体，缓冲应力，抵御辐照损伤疏松热解碳：吸收裂变气体，缓冲应力，抵御辐

9、照损伤; ;第二层第二层 致密热解碳：防止裂变产物腐蚀致密热解碳：防止裂变产物腐蚀SiC，承受内压；，承受内压；第三层 碳 化 硅：承受内压，阻挡裂变产物外逸；第四层第四层 致密热解碳：保护致密热解碳：保护SiC免于机械损伤。免于机械损伤。19第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.5气冷堆和高温气冷堆气冷堆和高温气冷堆两种燃料组件两种燃料组件-球形和六角棱柱球形和六角棱柱20第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.5气冷堆和高温气冷堆气冷堆和高温气冷堆高温气冷堆堆芯堆芯堆芯装有几十万个燃料球。出口He温度高达750 ，蒸汽发生器中产生的蒸汽温度可达540 。预应力混凝土压力槽（壳）既是一次冷却系统的压力容器 ，又是堆的生物屏蔽层 。21第第1章章 反应堆的类型介绍反应堆的类型介绍-1.5气冷堆和高温气冷堆气冷堆和高温气冷堆高温气冷堆小结1. 堆芯具有很大的负温度系数，单靠改变氦气流量就能在很宽的范围内调节反应堆的功率；2. 由于全部一回路系统都装在预应力混凝土反应堆容器内，没有外部冷却管道，减少了发生冷却剂丧失事故的可能性；3. 由于堆内没有金属材料，燃料转换比高达0.80.85；4. 冷却剂出口温度高，因此电站的热效率高。22第第1章章 反应堆的类型介绍反