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[拼音]:yashuidui

[英文]:pressurized water reactor,縮寫PWR

使用加壓輕水(即普通水)作冷卻劑和慢化劑,並且水在堆內不沸騰的核反應堆。燃料為加濃鈾(約含30%235U)。80年代,是世界上公認技術最成熟、執行安全、經濟實用的反應堆堆型。總容量約佔所有核電站各類反應堆總和的60%以上。最早是用於核潛艇的軍用反應堆。1961年,美國建成世界上第一座商用壓水堆核電站。壓水堆由反應堆壓力容器、堆心、堆內構件及控制棒元件等組成。其工作迴圈示意如圖。

壓力容器

採用鍛焊結構,由可拆卸的半球形頂蓋、O形密封環和筒體組合件組成。筒體組合件由大直徑厚壁圓柱形筒體段、法蘭接管段以及半球形底封頭焊接而成。頂蓋和筒體組合件通常用52個直徑約 165毫米的大螺栓連線。鍍銀的O形密封環起密封作用。壓力容器的主要作用是裝載反應堆堆心,密封高溫高壓冷卻劑,防止放射性物質外逸以及遮蔽部分放射性輻射等。在安全等級上屬安全一級裝置,是反應堆冷卻劑壓力邊界的一個重要組成部分。反應堆壓力容器的壽期為40年。

堆心

設有121或157個燃料元件,燃料棒成17×17或18×18排列。燃料元件的數量和燃料棒的排列方式,各個國家的設計略有不同。美國、法國和日本等國,通常為15×15或17×17排列,德國通常為16×16或18×18排列。60萬千瓦壓水堆核電站堆心的鈾燃料總裝載量為56噸,90萬千瓦壓水堆約為72噸。燃料棒的直徑目前國際通用標準為9.5毫米,鋯-4合金的包殼管壁厚為0.57毫米或0.64毫米,各國標準略有不同。包殼管內裝有小圓柱狀的二氧化鈾心塊,這就是核燃料,鏈式裂變反應在此發生。裂變產生的核能由流過燃料棒的冷卻劑(水)帶走。用因科鎳合金或鋯合金制的定位格架將燃料棒夾緊和定位,同時允許燃料棒軸向膨脹,但要抑制燃料棒的振動磨蝕。

堆心的四周用26毫米厚的圍板圍住,燃料元件的下部由堆心下板定位,上部由堆心上板定位,整個堆心的重量由吊籃部件把堆心懸掛在壓力容器筒身法蘭的內凸緣上。由堆心上板壓緊燃料元件上管座的彈簧壓緊燃料元件,防止燃料元件由於水力衝擊而移動。

整個堆心在壓力容器中位於冷卻劑進、出口接管的下方,接管中心線離堆心距離約2米,以保證堆心浸沒在含硼的高溫、高壓冷卻劑中。

控制棒元件

用以補償反應堆功率變化時的反應性變化,並執行熱態停堆、調節反應性的瞬時變化、維持功率在一定水平以及對冷態停堆起補償作用等。反應堆正常執行時,控制棒元件在控制棒驅動機構的帶動下在導向筒和燃料元件導向管中運動自如,在緊急停堆時能在2.5秒內連同驅動軸依靠重力迅速降落。

核電站換料

一般每年一次,每次換料三分之一。換料時,控制棒驅動機構和反應堆壓力容器的半球形頂蓋作為一個元件吊出,並吊出位於堆心吊籃內側以及堆心上格板以上的所有內部構件。換料操作的通常程式是反應堆停堆,開啟反應堆壓力容器的頂蓋,拆裝堆內構件,裝卸或倒換燃料(為了提高核燃料的燃耗深度以充分利用核燃料,需把燃料元件從內到外或從外到內倒換)和控制棒元件,然後封閉頂蓋,重新啟動反應堆。

換料前反應堆應先停堆,並降壓、冷卻至40℃左右,一回路(反應堆冷卻劑迴路)水位降至反應堆壓力容器法蘭面以下,在反應堆附近進行劑量檢查,並檢查換料系統各裝置的效能,做好換料前的各項準備工作。

堆內構件及其他

堆內構件是反應堆壓力容器內使堆心定位的構件,主要作用是支承和精確定位燃料元件,構成適當的反應堆冷卻劑通道,合理分配流量,支承和固定壓力容器輻照監督管等。它由吊籃部件、壓緊部件和輻照監督管部件等組成。

冷卻劑進入壓力容器,沿堆心吊籃和壓力容器壁之間的環形通道向下流動,然後,冷卻劑在反應堆的堆腔下部轉向上流,通過燃料元件,帶走核裂變產生的熱量,再由壓力容器流出,進入蒸汽發生器。水既是冷卻劑又是慢化劑。

反應堆裝、換核燃料由反應堆大廳環行吊車和裝卸料機來完成。環行吊車用來吊裝反應堆壓力容器頂蓋、壓緊元件、堆內構件等裝置。裝卸料機用來裝卸和倒換核燃料。