核电站基本原理 共76页PPT资料
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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wk.baidu.com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
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比。
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。
– 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。
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。
－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。
– 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。
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。
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。
压水堆核电站工作原理
目录
• 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。
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
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。
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)。
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
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wk.baidu.com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
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比。
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。
– 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。
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。
－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。
– 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。
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。
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。
压水堆核电站工作原理
目录
• 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。
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
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。
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)。
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