核电站反应堆类型有哪些(我国核电站有哪些堆型)

我国建成和在建的核电机组,共有70多台。核反应堆包括四种堆型,分别为:压水堆、重水堆、高温气冷堆和快堆。其中压水堆占绝大多数,如田湾核电站、福清核电站等;重水堆的代表项目为秦山三期核电站;高温气冷堆的代表项目为山东石岛湾核电站;快堆的代表项目为在建的霞浦核电站。

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我国核电站堆型及分布

1、压水堆

全称为"压力水慢化冷却反应堆",是以加压的、未沸腾的普通水作为慢化剂和冷却剂的反应堆。由燃料组件、慢化剂兼冷却剂、控制棒组件、可燃毒物组件、中子源组件、堆芯吊篮和压力容器等组成。

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压水堆压力容器内部结构示意图

压水堆由于结构紧凑、体积小、功率密度高、平均燃耗较深,放射性裂变产物不易外逸,具有良好的功率自稳自调特性、比较安全可靠等优点,获得了广泛的应用。

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压水堆核电站一二回路示意图

2、重水堆

重水堆是以重水(氧化氘)作为慢化剂的反应堆,分压力容器式和压力管式两类。秦山三期核电站采用加拿大开发的坎杜型(CANDU型)压力管式重水堆。坎杜型堆的特点是堆心使用压力管(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,可不停堆更换燃料。

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压力管式重水堆核电站系统图

反应堆本体为一水平放置的筒形容器(称排管容器),里面盛低温低压的重水慢化剂。容器内贯穿有许多水平压力管道,其中装有燃料棒束和作为冷却剂的高温、高压重水。由主回路水泵输送冷却剂,经过燃料管道,把燃料发出的热量带出堆心,然后经过蒸汽发生器,加热二次侧的轻水使其产生蒸汽,以供给汽轮机-发电机组发电。排管容器由超低碳不锈钢制造,压力管由锆-铌合金制造。整个排管容器连同其内容物,放置在带不锈钢衬里的混凝土堆室中。堆室内充以轻水,起冷却和屏蔽作用。

3、高温气冷堆

高温气冷堆(HTGR)使用石墨作为慢化剂,不仅可以使用低浓缩铀作为燃料,也可以使用高浓缩铀和钍燃料,实现钍-铀燃料循环。其堆芯可以采用球形元件,也可以采用柱状元件。高温气冷堆的出口温度理论上最高可达1,000℃,远高于一般轻水堆。

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高温气冷堆利用氦气冷却,石墨作为慢化剂,固有安全特性好。在控制装置都失效的状态下,球床反应堆也很难导致堆芯熔化。这种设计可以让核燃料烧得更透彻,并能较好地防止裂变产物逸出外界。高温气冷堆的热效率可达到50%,高于其它多数堆型。高温气冷堆不依赖水冷却,可以建在冷却水源不足的地方。

4、快堆

全称快中子反应堆,快堆在运行中既消耗核燃料,又产生新的裂变材料,而且所产生的,多于所消耗的,因此,快堆属于增殖反应堆。快堆可将铀资源的利用率提高到60%-70%。霞浦示范快堆工程,建设两台60万千瓦核电机组,第一台机组预计2024年建成发电,第二台机组预计2026年建成投入商业运行。

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