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沸水堆反应堆设计

来源: 发布日期:2010-12-03

      象压水堆一样,沸水堆的燃料也是浓缩度仅为2%的氧化铀,它在高温高压下被烧结成圆柱形芯块,装入锆合金管中.这些燃料棒被组装成比在压水堆中较为松散的组件。燃料棒基本方形排列包括6*6、7*7或8*8,而压水堆燃料组件为15X15或17X17。铀的浓缩度也不相同,棒中浓缩铀的数量与诙棒在阵列中所处的位置有关。这种排列能纠正沸水堆中由毗邻组件之间水空间引起的畸变。某些棒不含铀,而仅有水。十字形碳化硼控制棒在四个相邻燃料组件之间从堆芯底部插入。其抽插依靠液压系统或电磁螺旋驱动系统。遇有紧急情况,氮气覆盖层之下充满水的蓄压箱驱动液压缸,把控制棒弹入堆芯。

      这种反应堆最显著的特征是,允许冷却剂水在堆芯内沸腾.离开堆芯的蒸汽必须经过去湿,这个过程在反应堆容器上部进行。象在压水堆蒸汽发生器中一样,蒸汽要经过汽水分离器(在旋流叶片中,作用于蒸汽流的离心力迫使水滴甩在外壁上)和人字型干燥器,然后被传输到汽轮机,再驱动发电机产生电力。蒸汽在给水厂房冷凝后,形成凝结水,经过再加热后返回反应堆容器。

      为确保稳定运行,反应堆容器上接有若干条再循环环路,每条环路设一台泵,该泵从反应堆容器出口接管吸水并排水至人口接管。泵的流量变化可以改变平均水温和蒸汽泡形成的水平。用这种方法能够控制中子的慢化条件(密度低的蒸汽替代水或相反),从而控制反应堆的功率水平。在法国压水堆设计弓1人新的控制系统和先进灵敏的部件之前,这种调节功率水平的能力使得沸水堆胜过它的竞争者。

      因此,初看起来,这种反应堆似乎比压水堆简单;它们省去了蒸汽发生器,并在低得多的压力下运行(70—80巴,而不是150巴)。但是,它们也有自身的不足:反应堆容器更高,更粗;由于设置了再循环回路,在连接压力容器的蒸汽管道上必须设置安全阀,使得设计更为复杂;此外,堆芯内的沸腾水必须连续净化,以防止杂质沉积在燃料包壳上,在经过堆芯时必须将可能被活化的杂质用过滤器滤掉。尽管采取这些措施,燃料元件破损造成放射性产物被夹带于蒸汽中的可能性依然存在。这就要求汽轮机设计必须具有严格的密封性能,电厂的常规部分必须划为易监控区,具有适用于电厂操作人员的保健条例。

      关于电厂安全,象压水堆设计一样,针对假设的冷却剂丧失和蒸汽管道破裂事故,采取了预防措施,这就是为什么要把反应堆(压力容器和再循环泵)包容在能够承受各种压力的钢制密封安全壳系统之中。蒸汽管道安全阀也置于安全壳之内。

      安全壳系统的设计能使逸出反应堆的蒸汽喷到反应堆容器旁的充水腔室并得到冷凝。简图说明了这些设计特点的发展。象压水堆一样,也设有几条管道,把安全壳外的冷水注入反应堆容器以冷却燃料。同时,通过喷淋包容反应堆容器的腔室而冷却安全壳自身。

      在最终的分析中,沸水堆的发电成本与压水堆相当。在为核计划选择反应堆设计时,根据法国当时工业情况,持有通用电气公司许可证的集团公司未能敌得过压水堆供货商所提出的价格的竞争。这个问题或价格是决定性的。法国市场虽然广阔,但就其本身来讲毕竟太有限,无法为工业投资提供依据,也许应该同时采用两种设计。

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