理论教育 主流堆型:压水堆简介

主流堆型:压水堆简介

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,我国已建成的两座核电厂——秦山核电厂和大亚湾核电厂也都属于压水堆电厂。核电厂压力堆是在核潜艇压水堆的基础上发展起来的。更为重要的是,在目前运行的几种堆型中,压水堆具有较好的自稳特性。压水堆由于种种原因引起的负反馈作用较大,使得它具有自稳特性,这是压力堆作为主流堆型能保证安全的重要原因。

主流堆型:压水堆简介

核反应堆是核电厂的关键设备,反应堆堆型的研究促成了核电厂的进一步发展。从核电厂问世以来,经过40多年大量的试验研究工作,以及随着核电厂的商业化和标准化的进展,根据经济、安全和技术上的可行性,逐步形成了目前核电厂中以轻水堆(包括压水堆和沸水堆)、重水堆和钠冷快中子增殖堆为主要堆型的局面。其中压水堆的装机容量绝对优势。在已运行的400多座核电厂中,压水堆就占了60%;在建的100余座核电厂中,压水堆占76%。目前,我国已建成的两座核电厂——秦山核电厂和大亚湾核电厂也都属于压水堆电厂。

核电厂压力堆是在核潜艇压水堆的基础上发展起来的。所谓压力堆(Pressure Water Reactor)就是指反应堆一回路的水冷却剂的压力很高,一般高达150个大气压。因为常压下水冷却剂到了100℃就会开始沸腾,对反应堆的运行不利(沸水堆因为结构上的特殊设计,允许一回路冷却剂沸腾)。加大水的压力,使水在300℃时仍不产生汽化现象,因而热效率较高。但是系统压力高也给设备带来了相应的要求,对铀资源的利用率较低则是压力堆需要克服的弱点。

压水堆之所以成为主流堆型,是由于它的一系列技术、经济和社会历史原因决定的。压水堆由于采用工业上熟悉的水作为冷却剂和慢化剂,因而技术成熟、结构紧凑,加上具有广泛的运行经验,使得它在下世纪仍有较大的发展前途。

更为重要的是,在目前运行的几种堆型中,压水堆具有较好的自稳特性。我们看到过不倒翁。由于它重心低,当人们企图推倒它时,由于位置变化所产生的重力力矩,使不倒翁又能回复到原来的平衡状态。而一些重心高的物体,当外界的扰动使物体的倾斜超过一定的限度时,由于倾斜引起的重力力矩会使物体进一步倾斜。在不倒翁的例子中,外界扰动引起的变化能使这种扰动产生的效果减弱,使系统恢复平衡,我们称这种情况为负反馈;如果外界扰动引起的变化,使扰动产生的效果加强,系统进一步偏离平衡,我们称这种情况为正反馈。只有具备负反馈的系统才是自稳的。(www.daowen.com)

反应堆是各种矛盾的统一体,其反馈效应复杂得多。压水堆由于种种原因引起的负反馈作用较大,使得它具有自稳特性,这是压力堆作为主流堆型能保证安全的重要原因。而像切尔诺贝利核电厂运行的是只有前苏联才有的石墨沸水堆,它与压水堆的一个显著区别就是,当功率低于满功率的20%时,反应堆是正反馈。由于正反馈,当功率扰动时,就容易出现功率陡增。如果处理不当,就会酿成恶性事故。压水堆则总是处于负反馈中,大大地降低了控制系统的复杂性。1986年的切尔诺贝利事故之所以十分严重,长时间得不到控制,主要就是由于这种堆型有着很多与压力堆不同的特点造成的。

压水堆作为目前技术最完善、装机容量最大的反应堆堆型在今后很长一段时间内仍将占据核能领域的主流地位。同时,压水堆作为一种堆型的研究从未停止过前进的步伐。也许只有等快中子增殖堆进入大规模商用的阶段,压水堆才会完成它的历史使命,光荣地退出能源领域的舞台。

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