反应堆堆型简介

1、反应堆堆型简介,2010/06/18,反应堆物理讲完了，最后一堂课讲点轻松的东西反应堆堆型。 缺乏这些知识，你不能说自己是懂核工程的。 有了反应堆物理的基础知识后, 这些内容是非常容易理解的。,反应堆的分类,世界上现有的, 曾经有过的,以及将来要建的反应堆种类很多，对它们的分类也有不同的分法。例如,可以 根据中子能谱分类 根据所用慢化剂分类 根据所用的冷却剂分类 根据堆的用途分类 。,根据中子能谱分类,热中子反应堆 快中子反应堆 中能中子反应堆(没有太多优点),根据所用慢化剂分类,轻水慢化反应堆 重水慢化反应堆 石墨慢化反应堆 .,根据所用的冷却剂分类,轻水冷却反应堆 重水冷却反应堆 液态金属

2、冷却反应堆（钠，钠钾合金，铅） 气体冷却反应堆（氦气，二氧化碳） 有机物冷却反应堆（联苯）,有些堆的慢化剂兼作冷却剂，有些堆则不是,轻水堆和重水堆中， 是慢化剂兼作冷却剂。 下面几种堆，慢化剂和冷却剂是不同的： 重水慢化、轻水冷却反应堆 石墨慢化、轻水冷却反应堆（切尔诺贝利） 石墨慢化、气体冷却反应堆（英国的老式气冷堆、高温气冷堆）,根据堆的用途分类,实验反应堆（用于科学实验、教学培训等） 生产堆（生产军用钚） 动力堆（发电，推进等； 地上，海洋，天空） 供热堆,实验反应堆,数量甚大, 种类繁多. 美国在三哩岛事故发生之前,仅大学里用于教学科研的实验堆就有好几十个. 中国也有若干实验反应堆 清

3、华的游泳池式材料屏蔽实验堆 401的重水堆实验堆(退役)和先进实验堆(即将建成) 成都核动力院的高通量材料实验堆 ,实验堆 主要是利用堆里的中子进行科学实验(许多是跨学科的实验), 而不是利用核能. 因此有些实验反应堆是低温低压的.,示范堆,为了建一种新堆,先造个规模稍小的来示范。在上面可进行大量的有关工程实验，目的是验证和改进设计。示范堆以后就可以建商用堆了。例如中国的实验快堆建成后就要建中国示范快堆，然后就建商用快堆。 示范堆上虽然要进行许多实验，但这些实验主要是针对这一种堆的工程实验，其目的是为了显示这种堆型的工程现实性。所以一般不将示范堆归入实验堆。,生产堆,用于生产军用钚(造核弹).

4、 上世纪40年代和50年代，美国,前苏联造了几十座，中国也造过两座(现已关掉) 一般是用天然铀做燃料,石墨作为慢化剂,轻水作为冷却剂. 低温低压,技术简单.一些小国往往想通过此途径挤入核俱乐部.,供热堆,用于生活(冬季供暖,夏季制冷), 工艺供热 (例如制氢, 炼铁), 海水淡化等等. 优点多多, 困难也不少,动力堆,用来产生核能动力 核电站反应堆(发电) 核舰船反应堆(推进) 空间核动力 (卫星,飞船) 动力堆一般是高温高压, 技术要求高. 中国从有核到有核电,化了约30年.,核电厂反应堆,压水堆PWR 沸水堆BWR 重水堆CANDU 石墨沸水堆 液态金属快中子增值堆LMFBR 高温气冷堆

5、目前主要是前四种, 尤以PWR为主流.,压水堆,压水堆是一种最”自然”的堆型.人们对于水的特性了解很深入.火电厂就是用水作为工质的. 压水堆是用铀裂变能代替燃煤的化学能,来产生高温高压的水蒸汽, 推动汽轮机-发电机组来发电. 压水堆的二回路与普通火电厂几乎是一样的.,核电厂发电流程,安全壳,稳压器,蒸汽发生器,控制棒,压力容器,发电机,凝汽器,汽轮机,为了得到高温必须加高压,压水堆的一回路水温度应尽量高一些,但是又不允许水沸腾,所以必须加高压. 压水堆的名字就是这样来的. 学过”热工基础”的都知道, 水的沸点由水的压强决定. 压强越高,沸点也越高. P0.1MPa时，ts1000C P15.5

6、MPa时，ts3400C P6.89MPa时，ts2800C,压水堆参数,压水堆的优点,结构紧凑； 技术成熟； 经济性、安全性达到了一定水平。,压水堆的缺点,1。燃料转化比太低，不能充分利用铀资源； 2。热效率较低，大约 2/3 的能量被释放到环境中，既浪费又造成热污染； 3。安全性还不够理想。一回路高压。一旦失压，传热恶化，危险。,另一种轻水堆沸水堆（BWR）,让水在堆芯中直接沸腾产生蒸汽，不用蒸汽发生器。,上部是汽水分离和干燥装置,控制棒只好插在下面,闭式组件,十字型控制棒插在四个组件中间的缝隙中,BWR 与 PWR总体上不相上下,BWR比PWR省去了一个回路，也省去了蒸发器，但是带来压力

7、壳内结构复杂化，以及对于冷却水水质的更高要求。 两者各有千秋，说不上哪个更好。选 PWR 还是 BWR，取决于偏好，或者其他因素。 总的来说，喜欢PWR的人更多一些。可能是感到PWR更安全些，更紧凑些。 上述的PWR的三大缺点，BWR也一条不少。,重水堆 CANDU,这是加拿大开发的一种重水慢化、重水冷却的反应堆。 用天然铀做燃料 压力管式（不用压力壳） 可以不停堆换料 对工业技术要求较低（除了重水生产技术），不需要核燃料循环体系。 CANDU是一个地理大国、人口小国对核工业的贡献。,对 CANDU的改进,改用低富集度铀燃料以提高燃耗深度，从而提高经济性； 采用重水慢化、轻水冷却的方案； 利用

8、钍燃料 加拿大原子公司AECL已经推出了ACR700和ACR1000的设计，以及具有第四代特点的CANDU SCWR。 清华正在研究和利用钍的TACR,CANDU的缺点,重水昂贵； 堆本体庞大； 系统复杂； 轻水堆的三条缺点，CANDU也同样存在。 （其燃料转化比虽高于轻水堆，但还是不能增殖）,石墨沸水堆 RMBK,这是前苏联开发的一种用石墨作为慢化剂、轻水作为冷却剂的核电站反应堆。发生切尔诺贝利事故的就是这种反应堆。 这种堆毛病多多（参阅第七章的有关课件），今后不会再建了。,气冷堆,Magnox 型堆：天然铀石墨气冷堆，用二氧化碳冷却。出口温度4140C 改进型气冷堆 AGR ，改用低富集度铀，出口温度4600C 在英国还有气冷堆在运行。落后了。 优点：热效率比压水堆高,高温气冷堆,涂炭包覆颗粒燃料，石墨慢化，氦气冷却。出口温度可以达到700800度。 安全性好 热效率高 用途更广。,快中子反应堆,目前主要是钠冷快堆。 两种设计方案：池式和回路式。池