核电站基本原理 共76页PPT资料

反应堆结构
堆内构件
堆内构件是指压力容器内，除堆芯组件 及驱动轴以外的所有构件。
由四大部分组成： －吊篮部件； －压紧部件； －辐照监督管；
－堆内构件附件（堆内温测装置）。
主体材料为奥氏体不锈钢。
吊篮部件
压紧部件
反应堆结构
堆内构件主要功能： 安放和定位堆芯组件； 为冷却剂流经堆芯导流； 为控制棒束运动导向； 减弱中子和γ 射线对压力容器辐照损伤； 为堆内温度和中子通量测量提供支承和引导。
快中子必须经过慢化，与周围介质的原子核 多次碰撞，使中子能量减小，才能成为热中子 （E=0.625ev)。
普通水、重水和石墨均可作为热中子反应
堆中的慢化剂。
有关基本概念
(3) 反应堆临界
如果反应堆内，单位时间裂变产生的 中
子数等于因吸收和泄漏损失的中子数，则 反
应堆内链式反应能持续进行下去，处于这 种
秦山核电站控制棒吸收体选用银-铟-镉 合金。包壳管采用不锈钢管，棒内充氦气。
控制棒用连接柄连成束棒结构。连接
柄与驱动机构的驱动轴相啮合。
反应堆结构
（3）可燃毒物组件
– 首次装料时，堆芯使用新燃料，初始总反应 性较大。为补偿部分过剩反应性，堆芯设置 了可燃毒物组件。
– 第一次换料时全部卸出，换成阻力塞组件。 – 采用硼硅玻璃管作可燃毒物，包壳材料为不
工作状态反应堆称为反应堆临界。
有关基本概念
核反应堆是可控的自持链式反应装置， 原子弹是瞬时爆炸不可控的链式反应装置。
两者最根本区别是原子弹的装料是高 浓 铀或钚，而核反应堆采用低浓铀。
有关的基本概念
(4) 有效增殖系数
指在有限大反应堆系统内，新一代的 中子与产生它的直属上一代中子数之比， 或中子的产生率与中子消失率之• 有关基本概念 • 核电站工作原理 • 反应堆结构 • 一回路系统及主要设备 • 反应堆运行和控制 • 核电站的安全设计 • 世界核电新发展
有关基本概念
（1）裂变反应
指可裂变重核在中子作用下分裂成两个中等 质量核，并放出能量的反应。
铀233、铀235和钚239是最重要的可裂变重 核，在热中子轰击下引起原子核裂变。
• 相关组件包括： 初级中子源组件（2个） 次级中子源组件（2个） 可燃毒物组件 （50个） 阻力塞组件 （30个）
控制棒组件和相关组件均 插入燃料组件 的导向管中。
反应堆结构
（1）燃料组件
– 燃料组件是反应堆中将核能转化为热能的核 心部件，采用束棒无盒方形结构。首炉堆芯 装入三种不同铀-235浓度燃料组件。
有关的基本概念
(2) 链式反应
裂变中子在适当条件下会引起其它核裂变， 而放出更多的新裂变中子，如果此反应继续进 行下去，这个过程就称为链式裂变反应。
链式裂变反应释放的核能叫做核裂变能。
目前核电站反应堆多数属热中子堆,利用热 中子引起U235裂变放出的能量。
有关的基本概念
裂变放出的中子是快中子（E≥1Mev)。
– 燃料组件由燃料棒和骨架组成。上、下管 座、控制棒导向管、中子通量测量管、定位 格架构成组件骨架。
– 燃料棒由UO2芯块、Al2O3隔热片、压缩弹簧、 上、下端塞、Zr-4包壳管组成。棒内充氦气。
反应堆结构
（2）控制棒组件
操纵反应堆，保证其安全的重要部件。 用于停堆和补偿快反应性变化。
控制棒用强烈吸收中子的材料制成，主 要材料有镉和硼。
通常用Keff表示： Keff ＝1 反应堆临界； Keff ＜1 反应堆次临界； Keff ＞1 反应堆超临界。
核电站工作原理
– 核电站是利用核裂变反应放出的核能来发电 的装置。即实现了核能－热能－电能的转换。
– 由一回路系统和二回路系统两大部分组成。 核电站的核心是反应堆。一、二回路是完全 隔离的密闭循环系统。
– 一回路系统（核蒸汽供应系统）主要由反应 堆、蒸汽发生器、主泵、稳压器和冷却剂管 道组成，也称为核岛。
核电站工作原理
– 二回路系统（汽轮发电机系统）主要由汽轮 发电机组、冷凝水系统和给水系统等组成， 也称为常规岛。
– 反应堆运行时放出的核能，主要以热能的形 式，由一回路系统的冷却剂带出，用以产生 蒸汽，由蒸汽驱动汽轮发电机组发电。
锈钢。
反应堆结构
（4）初级中子源组件
– 为堆芯装料后，反应堆首次启动提供所需中 子源。
– 初级中子源采用210Po-Be（或252Cf）源。 – 2个初级中子源组件只在反应堆首次启动时
使用。第一次换料时取走，改换阻力塞组件。 注： 核反应 Be9（ α ， n)C12
反应堆结构
(5) 次级中子源组件
1kg U235全部裂变释放的热量等于2500t标 准煤燃烧释放的热量。
有关基本概念
反应堆仃堆后，裂变反应终止，但仃堆前 形成的裂变产物仍存在，其衰变放出β 、γ 射 线及其能量，会在仃堆后相当一段时间内释放 出来。因此，反应堆仃堆后仍需要冷却和屏蔽。
仃堆后从堆芯导出衰变热，是保证反应堆 安全的重要问题之一。
－利用非放射性Sb-Be中子源在堆内活化， 产生中子。
－在首次装料时装入2个次级中子源组件。 换料后继续使用，提供反应堆启动所需中子源。
反应堆结构
（6）阻力塞组件
阻力塞组件是由不锈钢制成的短棒，共 20根。
不装控制棒、可燃毒物或中子源组件的 燃料组件导向管中都插入阻力塞棒，增加水 流阻力，减少冷却剂流经导向管中的漏流。
U235——自然界中存在的唯一可裂变核，在 天然铀中仅占0.7%，其余主要是U238。
Pu239、U233——人工生产可裂变核，分别 由自然界中的U238和Th232俘获一个中子后产生 的。
有关基本概念
U235原子核在中子作用下，分裂成两个质 量较小原子核，同时产生2-3个中子和β 、γ 射线，并放出200Mev的能量。其中80%是以裂 变碎片的动能的形式放出，在核燃料内转换成 热能。
反应堆结构
反应堆
反应堆是维持和控制核燃料链式裂变反应， 并能将核裂变产生的热量有效导出的装置。
压水堆采用低浓度UO2核燃料，高温高压含 硼水做冷却剂和慢化剂。
压水反应堆由压力容器、堆内构件、堆芯组 件、控制棒驱动机构和反应堆附属设备等组成。
反应堆结构
堆芯组件
• 堆芯组件由燃料组件（121个）、控制棒 组件（37个）和相关组件组成。