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核反應堆及主冷卻劑系統

日期:2015-10-28 16:50:39   來源:admin    點擊:

 
 

 

主冷卻劑系統

1.反應堆壓力殼,2.蒸汽發生器,3.主泵,4.穩壓器

由燃料組件構成的反應堆堆芯放置在一個特制的圓柱體鋼質壓力容器(反應堆壓力殼)內。壓力殼的高度約12米、內徑約4米、壁厚達20厘米、約重314噸。一個900兆瓦的反應堆主冷卻劑系統(上圖)是由壓力殼及三個相同的環路相連組成(即一回路)。每一環路設有一臺主泵、一臺蒸汽發生器,與及連接管道。其中一個環路裝設一臺穩壓器。每一臺主泵會帶動約155巴(1巴=100千帕)的高壓冷卻水(普通水)在其環路內經過反應堆堆芯循環流動,這些冷卻水不但是用作慢化劑,也將堆芯的熱能傳送到蒸汽發生器。反應堆出水的溫度約為攝氏330度,而入水口的溫度約攝氏290度。在這高溫及高壓狀態下的冷卻水會處于欠熱狀態(即冷卻水的溫度與其沸點有一段距離,因此不會沸騰)。蒸汽發生器是一個約高20米的熱交換器,其內部裝設了U形傳熱管,以管壁換熱的方式將一回路水的熱能傳送到二回路,然后把二回路給水轉化為蒸汽,以推動渦輪發電機(下圖)。

 

 

一回路

穩壓器的主要作用是維持一回路冷卻水的壓力,防止超壓。穩壓器直徑約2米,長約13米,并與一回路內其中一環路的熱管段接駁。穩壓器上半部為蒸氣空間,下半部被水注滿。穩壓器內頂部設有噴淋嘴,底部裝有電加熱器。透過控制穩壓器內加熱器和噴淋水的運作,便可調節穩壓器內的水位與及控制一回路的壓力。穩壓器內的水位由一套精密的系統所控制,以確保穩壓器在反應堆功率變化或瞬態情況下,能夠正常運作。當壓力下降時,系統會自動啟動電加熱器,以增加蒸汽;在壓力上升時,穩壓器頂部會噴水,把蒸汽凝成水,以降低壓力。此外,控制系統亦提供保護信號,在穩壓器內的壓力過高或過低的情況下,令反應堆自動停堆。
反應堆在首次啟動時,會放入含有锎-252(Cf-252)的一次中子源棒,以提供足夠數量的中子進行初次核裂變。此外,亦會同時放入含有銻-123(Sb-123)和鈹-9(Be-9)的再生式二次中子源棒,為反應堆的再次起動提供中子,以啟動核裂變。為確保核安全及控制反應堆的核裂變,部份燃料組件裝配有控制棒,控制棒組件由星型架及多根含銀(Ag)、銦(In)和鎘(Cd)的中子吸收體棒所組成,因此移動控制棒的上下位置就可以控制反應堆內中子的數目與及核裂變。這些控制棒組件配備了驅動機械,可將控制棒提升或插入堆芯,以控制反應堆的起動、調節輸出功率、特別是實現正常停堆與及快速停堆的功能。此外,壓水式反應堆的核裂變也可透過調節一回路內冷卻劑中的硼濃度來控制(硼亦是一種中子吸收體)。當反應堆啟動及達到既定功率之后,會維持在臨界狀態,以確保其穩定的運作。在需要緊急停堆時,只須切斷控制棒驅動機械的電源,控制棒便會因地心吸力而快速下墜至反應堆堆芯,立即停止核裂變。

 
 

 

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