第八章 低温核供热堆

世界已有的主要低温供热堆型
（1）壳式一体化自然循环压水堆，如前苏联设计的AST－500，其热 功率为500MW，工作压力为2.0兆帕； （2）池式核供热堆，如加拿大建成的SLOW POKE堆热功率2000千瓦。 反应堆为池式常压；自然循环，冷却水出口温度为80℃，在热交换 器处被冷却剂50℃后通用反应堆，热利用率可达50%。 (3) 瑞典的ASEA公司也设计成类似的供热站。
第八章
低温核供热堆
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核能供热是利用核反应堆生产的能量直接供热。它可以用这种能量 单纯供热，也可以用综合利用。如热电联供。核能供热是核能应用 的一个重要方面。目前约有70%一次能源用于供热，而核能供热的 优点是环境污染小，燃料运输量小，因此核能供热的市场前景十分 广阔的。应用核能供热方式有两种： 第一种是在发电的同时采用抽气供热，这与常规热电厂相似。这种 方式从有效利用燃料角度来分析，经济性较好。但是核供热电站一 般蒸汽参数较低，相应的汽轮发电机效率低，设备大，相应的热效 率低于烧有机燃料的供热电站。 第二种为建造单纯核供热站，即建造只产生低压蒸汽和热水而不发 电。则反应堆不必采用高温高压，只有1.5～2.0兆帕，甚至更低压力。 这样反应堆等一回路系统设备管道的制造安装容易成本低。另外， 核供热站低温低压，安全可靠，可以建造在热用户附近，降低热管 网投资，直接向市区供热。 2
200MW 低温堆
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一体化布置和分置式布置
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5兆瓦低温核供热堆是一体化自然循环壳式轻水核反应堆， 其热功率为5000千瓦，堆芯高度为0.69米，堆芯当量直径 0.57米，堆芯功率密度24千瓦/升，共装有16盒燃料组件， 燃料棒直径10毫米，总数1292根，燃料加浓度为3%；二氧 化铀总装载量507.8千克，包壳材料为锆－4合金，反应堆 装有13根b4控制棒。低温供热堆共有3个热工回路，主回 路压力1.47兆帕，温度186/146.6℃，中间回路压力1.67 兆帕，温度142/102℃，热网压力0.49兆帕，温度90/60℃。 该反应堆设有21个主系统和35个子系统，共含工艺设备 319台，电器设备132台以及各种阀门、仪表达千余件。
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5MW低温核供热堆特点
自1986年，功率为5MW的模拟试验壳式供热堆升始动工兴 建，至1989年建成并投入远行，向周围的建筑物供暖，成 为世界上第一座投入运行的壳式堆核供热站，总使用面积 1500平方米。
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5兆瓦低温核供热堆具有一 体化布置、自稳压、全 功率自然循环冷却、非 能动余热排出、采用新 型水力驱动控制棒设置 中间回路 等先进的技术 特点。 在该堆上先后开展了供热堆 运行特性研究，热电联 供实验研究，核能低温 制冷实验研究，核能海 水淡化实验研究等
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低温核供热堆系统设备
1 冷却剂堆内流程 2 3回路系统
3 燃料组件设计特点
4 压力容器，安全壳
5 主换热器设备
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低温核供热堆安全特性
1 负温度反馈系数 2 一体化自稳压设计 3 自然循环冷却 4 双层壳结构 5 设置隔离回路
6 运行参数低，热惯性大
7 可靠棏停堆系统 8 系统简单，操作方便
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(4) 德国西门子公司发展一种微沸腾式供热堆KWU－200以及压水式 供热堆HERE-300.
(5) 瑞士：发展了三种类型的供热反应堆：气冷式，壳式，深水池式 （6）法国开发了THERMOS型反应堆
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一座20万千瓦的低温核热站可以满足500万平方米的建筑面积供暖。 每年节省标准煤30万吨，减少1亿多万吨公里的运输量。同时 减少排放烟尘。 我国自行设计建造的第一座低温核供热模式堆采用深水池式低温供 热堆，热功率为5MW，池表面为常压，冷却水温度可达114℃， 向热网提供90℃左右热水，该核供热站已于1989年建成运行。 目前我国已设计壳式一体化自然循环核供热堆。其热功率为 200MW，工作压力为2.5兆帕，反应堆堆芯和主热交换器均布 置在压力壳内。系统压力由压力壳内上部空间中氮气和水汽混 合物压力维持。 由于该堆采用了一体化、自稳压、全功率自然循环冷却，控制棒动 压水力驱动，双层结构及非能动安全系统等措施。具有优异的 固有安全特性，因此该堆可以建造钢密的居民区附近。