核工业基础知识

核反应堆
一、堆芯（活性区）及其组成 （一）核燃料 — 金属型燃料：生产堆 — 陶瓷燃料 ：压水堆 — 弥散型燃料：高温气冷堆 （二）核燃料的包壳材料 燃料元件的包壳材料须能保护燃料，使它不受 冷却剂的化学腐蚀与机械腐蚀，并防止裂变产物进 入冷却回路。
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第二章
核工业基础知识
核反应堆
（三）慢化剂 慢化剂是热中子反应堆堆芯的重要组成部分。 一般采用的慢化剂有石墨、重水、轻水、铍（或氧 化铍）和碳氢化合物等。 （四）冷却剂 冷却剂是对反应堆进行冷却，并且把核燃料裂 变所释放的热量带出反应堆的介质。目前有下述几 类：一是液态冷却剂，主要包括轻水、重水以及钠 等液态金属。另一类是气体冷却剂，常用的有二氧 化碳、氦气和氮气等。
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第二章 核反应堆
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第一节
中子与原子核的反应
中子与原子核的反应主要指散射、裂变、辐射 俘获和吸收。 (1) 散射（n，n反应） (2) 裂变（n，f反应） (3) 辐射俘获（n，γ反应） (4) 中子吸收反应（如n，α反应）
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第二章 核反应堆
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第二节 链式裂变反应
在一个含裂变材料的系统中，为了说明中子的产 生和消耗的关系，通常可以用该系统的有效倍增系数 K有效来表示，其定义为 系统内一代裂变中子总数 K有效＝ 系统内上一代裂变中子总数 K有效＞1，超临界状态(反应堆启动和提升功率)； K有效＜1，次临界状态(反应堆降功率和停堆)； K有效＝1，临界状态（反应堆稳定运行）； 反应堆是实现链式裂变反应可控自持的装置。
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第一章
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核燃料循环
核燃料资源 天然铀中的易裂变元素铀 -235 （占天然铀的 0.71%）和铀-234（占天然铀的0.0054%），其余是 可转换核素铀-238。另外还有天然的钍资源。 矿石开采、加工 — 转化 — 浓缩 — 燃料元 件/组件制造 — 燃料元件/组件入堆使用 — 乏燃 料卸出长时间冷却和衰变 — 后处理 — 贫化铀和 钚再循环利用，形成了核燃料的闭路循环。
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第三章 核电站动力装置
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压水堆核电站的二回路系统是将蒸汽的热能转 化为电能的装置。二回路系统主要由饱和蒸汽汽轮 机、发电机、冷凝器、凝结水泵、低压加热器、除 氧器、给水泵、高压加热器、中间汽水分离器和相 关的阀门、管道等组成。 为了保证核电站一回路系统和二回路系统的安 全运行，核电站中还设置了许多辅助系统，如化学 和容积控制系统、主循环泵轴密封水系统、设备冷 却水系统、停堆冷却系统以及在发生重大失水事故 时保证反应堆及主厂房安全的安全注射系统和安全 壳喷淋系统等。
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第二章
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核反应堆
二、反应堆本体的其他部件 （一）反应堆（压力）容器 反应堆 ( 压力 ) 容器是放置堆芯和堆内构件，防 止放射性物质外逸的设备或容器，它是反应堆的关 键性部件之一。 （二）堆内构件 反应堆的堆内构件大体可分为三部分，即堆芯 下支承组件、堆芯上支承组件和堆内测量装置。
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第一章
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核燃料循环
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第一章
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核燃料循环
核燃料循环是指核燃料的获得、使用、处理和 回收利用的全过程。核燃料循环通常分为前端和后 端。前端，包括铀矿开采、矿石加工（选矿、浸出、 提取、沉淀等工序）、精制、转化、浓缩、燃料元 件制造等。后端，包括核燃料经反应堆辐照以后的 乏燃料贮存和后处理。 核燃料指易裂变材料及增殖（转换）材料，含 铀、钍、钚。
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第二章
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核反应堆
第四节 反应堆的类型
按用途分：实验研究堆、动力堆、生产堆、供 热力堆等。 实际上，各种反应堆通常按中子能量分为两种 基本类型：热中子堆和快中子堆。
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第三章 核电站动力装置
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第一节 压水反应堆（PWR）
一、 概述 压水堆核电站动力装置主要由反应堆和一次冷 却水系统（简称一回路）、二次汽、水系统（又称 二回路）及其辅助回路系统所组成。 反应堆和一回路系统是将反应堆核裂变放出的 热能带出堆芯，传递给二回路系统以便产生蒸汽的 装置。通常把反应堆和一回路系统合称为核蒸汽供 应系统。
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第三章 核电站动力装置
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二、一回路系统及主要设备 压水堆核电站的一回路系统除了反应堆之外的 主要设备有：蒸汽发生器、冷却剂主循环泵、稳压 器及主管道等。 （一）反应堆压力容器 压力容器是压水堆核电站中最关键的高温高压 设备。
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第二章
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核反应堆
第三节 反应堆本体的组成和结构
反应堆总体结构均可分为反应堆本体和回路系统 两部分。 反应堆本体通常由反应堆（压力）容器、堆芯 （活性区）、堆内构件及控制棒驱动机构等几部分组 成，如图3所示。
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第二章
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核反应堆
图 3 反 应 堆 的 构 成
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第二章
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核工业第二研究设计院
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目
前言 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
录
核燃料循环 核反应堆 核电站动力装置 核燃料的开采、冶炼和浓缩 核燃料元件的制造 乏燃料后处理 带电粒子加速器 核聚变装置 核设施退役 放射性废物的贮存、处理和处置
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核工业基础知识
核工业基础知识
前
言
核工业基础知识简要介绍核燃料循环体系、
核反应堆、核动力堆装置、核燃料开采冶炼和
浓缩，核燃料元件制造、核燃料后处理、带电 粒子加速器、核聚变装置、核设施退役及放射 性三废处理处置等。
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第一章
核工业基础知识
核燃料循环
核能的开发和利用，是核工业发展的 主线。核工业的主要领域涉及整个核燃料 循环的各个方面，见图1。
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第二章
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核反应堆
（五）反射层 是指堆芯边缘用于反射中子、减少中子漏失的一 层物质。一般反应堆中的反射层采用和慢化剂相同的 物质，如重水、轻水和石墨。 （六）反应性控制装置 反应性控制装置，主要是指控制棒 / 棒束、可燃 毒物棒和可溶毒物（只适用于压水堆和重水动力堆等 部分反应堆）。控制棒是通过移动用来控制和调节反 应堆功率水平，实施安全停堆和补偿堆芯反应性的最 重要反应堆控制装置。可燃毒物和可溶毒物是反应堆 的辅助控制手段，主要用于补偿燃料消耗和裂变产物 （碘和氚）变化的慢变化反应性效应。