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龙斌教授ChinaInstituteofAtomicEnergy,102413,Beijing,China核电厂材料MaterialsforNuclearPowerPlants核工业研究生院重水堆电站CANDU运行操纵人员基础理论培训北京，2018ChinaInstituteofAtomicEnergy,102413,Beijing,China核电厂材料MaterialsforNuclearPowerPlants绪论IntroductionPart2重水堆（CANDU）CANDU型堆的特点是堆芯使用压力管(代替压水堆的压力容器)，用重水作为慢化剂和冷却剂,以天然铀作燃料，采用不停堆更换燃料核裂变反应和反应堆简介核裂变反应和反应堆简介核裂变反应和反应堆简介重水堆的优点核裂变反应和反应堆简介在目前常用的慢化剂当中，重水的慢化能力仅次于轻水，但重水的最大优点是它的吸收热中子的几率，即吸收截面要比轻水小两百多倍，从而使得重水的慢化比远高于其他各种慢化剂。由于重水吸收热中子的几率小，所以中子经济性好，以重水作为慢化剂的反应堆，可以采用天然铀作为核燃料，从而使得建造重水堆的国家，不必建造浓缩铀工厂慢化剂慢化能力ξΣs/m-1慢化比ξΣs/ΣaH2OD2OBe石墨1.53×10-21.77×10-31.6×10-36.3×10-4702100150170重水堆的优点核裂变反应和反应堆简介由于重水堆吸收热中子的几率小，所以以重水作为慢化剂的反应堆，中子除了维持链式裂变反应之外，还有较多的剩余中子可以用来使238-U转变为239-Pu或者使232-Th转变为233-U使得重水堆不但能用天然铀实现链式裂变反应，而且比轻水堆节约大约20%的天然铀。也因此，有的重水堆主要用于生产易裂变材料或其他材料，或用来进行工业规模辐照。重水堆与压水堆在反应堆和燃料方面的主要区别核裂变反应和反应堆简介CANDUPWR反应堆380根小直径薄壁压力管1个大直径厚壁压力容器水平布置垂直布置重水冷却剂轻水冷却剂慢化剂和冷却剂分离，慢化剂为低温低压慢化剂和冷却剂合二为一反应性控制装置在低温低压慢化剂中反应性控制装置在高温高压慢化剂中大堆芯，功率密度低（约为11MW/m2）小堆芯，功率密度高（约为60MW/m2）燃料天然铀低富集度铀（低浓铀）燃耗低燃耗高棒束长度短，0.5m棒束长度长，3.8m不停堆换料停堆换料运行时能及时去除破损棒束需停堆去除破损棒束坎杜堆的材料•燃料：天然二氧化铀•排管容器：奥氏体不锈钢•排管：Zr-2合金•压力管：Zr-2.5Nb合金•包壳等结构材料：Zr-4合金•慢化剂和冷却剂：重水（D2O）核电厂系统和材料钠冷快中子堆（SFR）热功率1000～5000MWt反应堆压力～1atm反应堆出口温度530～550℃平均功率密度350MWt/m3燃料氧化物或金属合金包壳316Ti,15Cr-15Ni,ODS核电厂系统和材料钠冷快中子堆（SFR）中国实验快堆（CEFR）介绍视频CIAE，龙斌核工业研究生院核电厂系统和材料钠冷快中子堆（SFR）1.堆芯：燃料：UO2,MOX,U-Pu-Zr燃料元件包壳：316Ti,15Cr-15Ni,ODS,HT9组件盒:316Ti,15Cr-15Ni,ODS,HT92.控制棒：B4C/316Ti3.堆容器：316S.S4.中间热交换器：316S.S5.一回路管道：316S.S，304S.S6.SG传热管：2.25Cr-1Mo,T91堆芯WaveTravelsinLabFrame波相对固定参照系移动Fissionbegins裂变启动Breedingwave增殖波Burningwave焚烧波Atsteadystate,activecorepowerdensityissimilartoconventionalFR达到稳态运行，实际工作堆芯能量密度和常规快堆相似核电厂系统和材料行波堆（TWR）CIAE，龙斌核工业研究生院燃料包壳材料控制棒材料压力容器（RPV)材料蒸汽发生器（SG）材料反应堆一回路管道和阀门反应堆冷却剂泵核电厂系统和材料核电厂材料反应堆核电厂材料装置核电厂材料热室材料性能分析与检测扫描电镜实验室ZEISSSUPRA55性能参数：分辨率：0.8nm@15KV放大倍数：12-1,000,000x加速电压：0.02-30KV探针电流：4pA-20nA样品室：300mm()x270mm(h)核电厂材料材料性能分析与检测性能参数：点分辨率：0.24nm；线分辨率：0.10nm；加速电压：80-200kV；倾斜角：25o；STEM分辨率：0.20nm透射电镜实验室JEOL-2100F核电厂材料材料性能分析与检测X射线衍射分析实验室BrukerAdvanceD8性能参数：光管类型：Cu靶陶瓷X光管；光管功率：2.2kw；超速林克斯阵列检测器线性范围：＞7.6×106cps,背景：＜0.1cps核电厂材料持久蠕变实验室GWT2304性能参数：最大试验力：30kN最大实验温度：1100oC冲击实验室性能参数：最大冲击能量：300J，150J摆锤力矩(冲击常数)：160.7695Nm,80.3848N•m角度最小分辨力：0.1°试验温度：室温-60o核电厂材料旋转高压釜实验室性能参数：容积：5升内胆：Inconel625合金材料最大压力：35MPa最大工作温度：500°C最大旋转速度；1750RPM主要功能：静态/动态高温高压挂片试验（临界和超临界）核电厂材料核电厂系统和材料CIAE，龙斌核工业研究生院