反应堆堆型简介

反应堆堆型简介2010/06/18反应堆物理讲完了，最后一堂课讲点轻松的东西－反应堆堆型。缺乏这些知识，你不能说自己是懂核工程的。有了反应堆物理的基础知识后,这些内容是非常容易理解的。反应堆的分类世界上现有的,曾经有过的,以及将来要建的反应堆种类很多，对它们的分类也有不同的分法。例如,可以根据中子能谱分类根据所用慢化剂分类根据所用的冷却剂分类根据堆的用途分类。。。根据中子能谱分类热中子反应堆快中子反应堆中能中子反应堆(没有太多优点)根据所用慢化剂分类轻水慢化反应堆重水慢化反应堆石墨慢化反应堆......根据所用的冷却剂分类轻水冷却反应堆重水冷却反应堆液态金属冷却反应堆（钠，钠－钾合金，铅）气体冷却反应堆（氦气，二氧化碳）有机物冷却反应堆（联苯）有些堆的慢化剂兼作冷却剂，有些堆则不是轻水堆和重水堆中，是慢化剂兼作冷却剂。下面几种堆，慢化剂和冷却剂是不同的：重水慢化、轻水冷却反应堆石墨慢化、轻水冷却反应堆（切尔诺贝利）石墨慢化、气体冷却反应堆（英国的老式气冷堆、高温气冷堆）根据堆的用途分类实验反应堆（用于科学实验、教学培训等）生产堆（生产军用钚）动力堆（发电，推进等；地上，海洋，天空）供热堆实验反应堆数量甚大,种类繁多.美国在三哩岛事故发生之前,仅大学里用于教学科研的实验堆就有好几十个.中国也有若干实验反应堆清华的游泳池式材料屏蔽实验堆401的重水堆实验堆(退役)和先进实验堆(即将建成)成都核动力院的高通量材料实验堆……实验堆主要是利用堆里的中子进行科学实验(许多是跨学科的实验),而不是利用核能.因此有些实验反应堆是低温低压的.示范堆为了建一种新堆,先造个规模稍小的来示范。在上面可进行大量的有关工程实验，目的是验证和改进设计。示范堆以后就可以建商用堆了。例如中国的实验快堆建成后就要建中国示范快堆，然后就建商用快堆。示范堆上虽然要进行许多实验，但这些实验主要是针对这一种堆的工程实验，其目的是为了显示这种堆型的工程现实性。所以一般不将示范堆归入实验堆。生产堆用于生产军用钚(造核弹).上世纪40年代和50年代，美国,前苏联造了几十座，中国也造过两座(现已关掉)一般是用天然铀做燃料,石墨作为慢化剂,轻水作为冷却剂.低温低压,技术简单.一些小国往往想通过此途径挤入核俱乐部.供热堆用于生活(冬季供暖,夏季制冷),工艺供热(例如制氢,炼铁),海水淡化等等.优点多多,困难也不少…动力堆用来产生核能动力核电站反应堆(发电)核舰船反应堆(推进)空间核动力(卫星,飞船)动力堆一般是高温高压,技术要求高.中国从有核到有核电,化了约30年.核电厂反应堆压水堆PWR沸水堆BWR重水堆CANDU石墨沸水堆液态金属快中子增值堆LMFBR高温气冷堆目前主要是前四种,尤以PWR为主流.压水堆压水堆是一种最”自然”的堆型.人们对于水的特性了解很深入.火电厂就是用水作为工质的.压水堆是用铀裂变能代替燃煤的化学能,来产生高温高压的水蒸汽,推动汽轮机-发电机组来发电.压水堆的二回路与普通火电厂几乎是一样的.核电厂发电流程安全壳稳压器蒸汽发生器控制棒压力容器发电机凝汽器汽轮机为了得到高温必须加高压压水堆的一回路水温度应尽量高一些,但是又不允许水沸腾,所以必须加高压.压水堆的名字就是这样来的.学过”热工基础”的都知道,水的沸点由水的压强决定.压强越高,沸点也越高.P＝0.1MPa时，ts＝1000CP＝15.5MPa时，ts＝3400CP＝6.89MPa时，ts＝2800C压水堆参数压水堆的优点结构紧凑；技术成熟；经济性、安全性达到了一定水平。压水堆的缺点1。燃料转化比太低，不能充分利用铀资源；2。热效率较低，大约2/3的能量被释放到环境中，既浪费又造成热污染；3。安全性还不够理想。一回路高压。一旦失压，传热恶化，危险。另一种轻水堆－沸水堆（BWR）让水在堆芯中直接沸腾产生蒸汽，不用蒸汽发生器。上部是汽水分离和干燥装置控制棒只好插在下面闭式组件十字型控制棒插在四个组件中间的缝隙中BWR与PWR总体上不相上下BWR比PWR省去了一个回路，也省去了蒸发器，但是带来压力壳内结构复杂化，以及对于冷却水水质的更高要求。两者各有千秋，说不上哪个更好。选PWR还是BWR，取决于偏好，或者其他因素。总的来说，喜欢PWR的人更多一些。可能是感到PWR更安全些，更紧凑些。上述的PWR的三大缺点，BWR也一条不少。重水堆CANDU这是加拿大开发的一种重水慢化、重水冷却的反应堆。用天然铀做燃料压力管式（不用压力壳）可以不停堆换料对工业技术要求较低（除了重水生产技术），不需要核燃料循环体系。CANDU是一个地理大国、人口小国对核工业的贡献。对CANDU的改进改用低富集度铀燃料以提高燃耗深度，从而提高经济性；采用重水慢化、轻水冷却的方案；利用钍燃料加拿大原子公司AECL已经推出了ACR700和ACR1000的设计，以及具有第四代特点的CANDUSCWR。清华正在研究和利用钍的TACRCANDU的缺点重水昂贵；堆本体庞大；系统复杂；轻水堆的三条缺点，CANDU也同样存在。（其燃料转化比虽高于轻水堆，但还是不能增殖）石墨沸水堆RMBK这是前苏联开发的一种用石墨作为慢化剂、轻水作为冷却剂的核电站反应堆。发生切尔诺贝利事故的就是这种反应堆。这种堆毛病多多（参阅第七章的有关课件），今后不会再建了。气冷堆Magnox型堆：天然铀石墨气冷堆，用二氧化碳冷却。出口温度4140C改进型气冷堆AGR，改用低富集度铀，出口温度4600C在英国还有气冷堆在运行。落后了。优点：热效率比压水堆高高温气冷堆涂炭包覆颗粒燃料，石墨慢化，氦气冷却。出口温度可以达到700－800度。安全性好热效率高用途更广。快中子反应堆目前主要是钠冷快堆。两种设计方案：池式和回路式。池式更安全些。优点：能实现核燃料的增殖，充分利用铀资源；热效率高（钠出口温度可以达到550－560度）；一回路低压，安全性好。能烧掉MA和LLFP第四代先进反应堆前面讲的各种堆型，都是已经有的，有过的。正在酝酿研究更先进的。国际上有个论坛，专门侃第四代。