重水堆核電站技術(shù).doc

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1、重水堆核電站技術(shù)重水堆按其結(jié)構(gòu)型式可分為壓力殼式和壓力管式兩種。壓力殼式的冷卻劑只用重水，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料比壓力管式少，但中子經(jīng)濟(jì)性好，生成新燃料钚－239的凈產(chǎn)量比較高。這種堆一般用天然鈾作燃料，結(jié)構(gòu)類似壓水堆，但因柵格節(jié)距大，壓力殼比同樣功率的壓水堆要大得多，因此單堆功率最大只能做到30萬千瓦?！　∫?yàn)楣苁街厮训睦鋮s劑不受限制，可用重水、輕水、氣體或有機(jī)化合物。它的尺寸也不受限制，雖然壓力管帶來了伴生吸收中子損失，但由于堆芯大，可使中子的泄漏損失減小。此外，這種堆便于實(shí)行不停堆裝卸和連續(xù)換料，可省去補(bǔ)償燃耗

2、的控制棒?！　毫苁街厮阎饕ㄖ厮⒅厮鋮s和重水慢化、沸騰輕水冷卻兩種反應(yīng)堆。這兩種堆的結(jié)構(gòu)大致相同?！　?1)重水慢化，重水冷卻堆核電站這種反應(yīng)堆的反應(yīng)堆容器不承受壓力。重水慢化劑充滿反應(yīng)堆容器，有許多容器管貫穿反應(yīng)堆容器，并與其成為一體。在容器管中，放有鋯合金制的壓力管。用天然二氧化鈾制成的芯塊，被裝到燃料棒的鋯合金包殼管中，然后再組成短棒束型燃料元件。棒束元件就放在壓力管中，它借助支承墊可在水平的壓力管中來回滑動。在反應(yīng)堆的兩端，各設(shè)置有一座遙控定位的裝卸料機(jī)，可在反應(yīng)堆運(yùn)行期間連續(xù)地裝卸燃料元

3、件?！　∵@種核電站的發(fā)電原理是：既作慢化劑又作冷卻劑的重水，在壓力管中流動，冷卻燃料。像壓水堆那樣，為了不使重水沸騰，必須保持在高壓（約90大氣壓）狀態(tài)下。這樣，流過壓力管的高溫（約300℃）高壓的重水，把裂變產(chǎn)生的熱量帶出堆芯，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)傳給二回路的輕水，以產(chǎn)生蒸汽，帶動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電?！　。?）重水慢化、沸騰輕水冷卻堆核電站這種堆是英國在壩杜堆（重水慢化、重水冷卻堆）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。加拿大所設(shè)計(jì)的重水慢化重水冷卻反應(yīng)堆的容器和壓力管都是水平布置的。而重水慢化沸騰輕水冷卻反應(yīng)堆都是垂直布置的。它的燃料

4、管道內(nèi)流動的輕水冷卻劑，在堆芯內(nèi)上升的過程中，引起沸騰，所產(chǎn)生的蒸汽直接送進(jìn)汽輪機(jī)，并帶動發(fā)電機(jī)?！　∫?yàn)檩p水比重水吸收中子多，堆芯用天然鈾作燃料就很難維持穩(wěn)定的核反應(yīng)，所以，大多數(shù)設(shè)計(jì)都在燃料中加入了低濃度的鈾－235或钚－239?！　≈厮训耐怀鰞?yōu)點(diǎn)是能最有效地利用天然鈾。由于重水慢化性能好，吸收中子少，這不僅可直接用天然鈾作燃料，而且燃料燒得比較透。重水堆比輕水堆消耗天然鈾的量要少，如果采用低濃度鈾，可節(jié)省天然鈾38%。在各種熱中子堆中，重水堆需要的天然鈾量最小。此外，重水堆對燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，能很容易地改用

5、另一種核燃料。它的主要缺點(diǎn)是，體積比輕水堆大。建造費(fèi)用高，重水昂貴，發(fā)電成本也比較高?！ば乱淮厮瘔核鸭夹g(shù)－1　　　　半個(gè)世紀(jì)以來，核能發(fā)電已經(jīng)成為多數(shù)發(fā)達(dá)國家和一些快速發(fā)展中國家為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)主要電力生產(chǎn)方式，每年為全世界提供了近五分之一的電能。全世界累積超過一萬個(gè)堆年的核電廠運(yùn)行實(shí)踐表明，三大主流商用堆型，即壓水堆、沸水堆和重水堆，不僅安全可靠，有利于環(huán)保，而且在很多電力市場上核電的全壽期平均單位發(fā)電成本比火電更有競爭力。由于各國為實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)而加大力度限制燃煤發(fā)電產(chǎn)生的廢物排放，同時(shí)

6、快速膨脹的燃?xì)獍l(fā)電又可能面臨未來燃料價(jià)格飆升的威脅，而大量早期建設(shè)的核電機(jī)組將逐步退役，因此，核電正在迎來一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇。但是，由于全球性電力市場體制改革浪潮的興起，特別是隨著競價(jià)上網(wǎng)機(jī)制的引入和獨(dú)立發(fā)電公司的崛起，電源市場的競爭將日趨激烈，核電的進(jìn)一步發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)。為了保護(hù)投資和實(shí)現(xiàn)較快的投資回報(bào)，未來發(fā)電企業(yè)將對核電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)競爭能力和安全可靠性等提出更高的要求；20世紀(jì)80、90年代推出的一些改進(jìn)型設(shè)計(jì)大多已無法滿足這種新要求，特別是在經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)方面。為適應(yīng)電力市場體制的這種結(jié)構(gòu)性變革，核電不僅要在長

7、期穩(wěn)定的平均發(fā)電成本方面比煤電和氣電有更明顯的優(yōu)勢，而且在單位造價(jià)和初始投資總量上也必須大幅度降低，建造周期要明顯縮短；另一方面，核電廠的安全可靠性要進(jìn)一步改善，易裂變核燃料的利用率和長期可持續(xù)供應(yīng)能力要進(jìn)一步提高，廢料的處理和防核擴(kuò)散問題也要逐步得到解決?！　橛舆@種挑戰(zhàn)和機(jī)遇，一些國家的核電設(shè)計(jì)公司，或單獨(dú)或聯(lián)合，正在掀起新一輪的技術(shù)開發(fā)熱潮；為滿足未來不同時(shí)期電源市場的需要，已經(jīng)提出了各種各樣的新一代核電產(chǎn)品設(shè)計(jì)或初步概念。這些設(shè)計(jì)按慢化劑性質(zhì)可分成四大類：以重水、輕水或石墨為慢化劑的三大類熱中子堆，加上

8、不需要慢化劑的快中子增殖堆或其它類型的轉(zhuǎn)換堆。本文主要介紹由加拿大原子能公司主導(dǎo)開發(fā)的新一代基于重水慢化輕水冷卻的先進(jìn)CANDU堆（AdvancedCANDUReactor，簡稱ACR）技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)。先以中國秦山三期即將建成投產(chǎn)的CANDU-6機(jī)組為例，介紹重水慢化加壓水冷堆和普通壓水堆型核電廠之間的主要相似性和差異性。新一代產(chǎn)品設(shè)計(jì)ACR除了保留久經(jīng)驗(yàn)證的CANDU基