① 為什麼壓水堆核電站一迴路不用水蒸氣呢
水在反應堆中是冷卻劑和慢化劑,而水蒸汽不能達到這種作用。
(1)核燃料產熱很大,表面溫度可以達到上千度,如果用水蒸汽的話,已經達到飽和,沒法再吸熱了,無法導出核燃料的產熱。
(2)水還啟到慢化中子的作用,將裂變產生的快中子慢化到熱中子,達到與鈾發生反應的能量截面。水蒸汽中水分子的密度太小,根本達不到這種目的
綜上所述,壓水堆中用水蒸氣是不可行,根本不靠譜。
② 核電廠一迴路,二迴路有哪些設備
一迴路主要有:反應堆,穩壓器,主泵,蒸汽發生器一次側。
二迴路系統由汽輪機發電機組、冷凝器、凝結水泵、給水加熱器、除氧器、給水泵、蒸汽發生器二次側、汽水分離再熱器等設備組成。
③ 一迴路的壓水核電站發電原理
核燃料在反應堆內發生裂變而產生大量熱能,再被高壓水把熱能帶出,在蒸汽發生器內產生蒸汽,蒸汽推動汽輪機帶動發電機發電。
二迴路:蒸汽發生器U型管外的二迴路水受熱從而變成蒸汽,推動汽輪發電機做功,把熱能轉化為電力:做完功後的蒸汽進入冷凝器冷卻,凝結成水返回蒸汽發生器,重新加熱成蒸汽。這樣的汽水循環過程,被稱為二迴路。
三迴路:三迴路使用海水或淡水,它的作用是在冷凝器中冷卻二迴路的蒸汽使之變回冷凝水。
什麼是核燃料?
核燃料是可在核反應堆中通過核裂變產生核能的材料,是鈾礦石經過開采、初加工、鈾轉化、鈾濃縮,進而加工成核燃料元件。
壓水堆核電站用的是濃度為3%左右的核燃料(鈾一235)。大亞灣核電站的核反應堆內有157個核燃料組件,每個組件由17×17根燃料棒組成。燃料棒由燒結二氧化鈾芯塊裝入鋯合金管中封焊構成。一個燃料組件中有一束控制棒,控制核裂變反應。
利用核能生產電能的電廠稱為核電廠。由於核反應堆的類型不同,核電廠的系統和設備也不同。壓水堆核電廠主要由壓水反應堆、反應堆冷卻劑系統(簡稱一迴路)、蒸汽和動力轉換系統(又稱二迴路)、循環水系統、發電機和輸配電系統及其輔助系統組成。通常將一迴路及核島輔助系統、專設安全設施和廠房稱為核島。二迴路及其輔助系統和廠房與常規火電廠系統和設備相似,稱為常規島。電廠的其他部分,統稱配套設施。實質上,從生產的角度講,核島利用核能生產蒸汽,常規島用蒸汽生產電能。
反應堆冷卻劑系統將堆芯核裂變放出的熱能帶出反應堆並傳遞給二迴路系統以產生蒸汽。 通常把反應堆、反應堆冷卻劑系統及其輔助系統合稱為核供汽系統。現代商用壓水堆核電廠反應 堆冷卻劑系統一般有二至四條並聯在反應堆壓力容器上的封閉環路(見圖2.2)。 每一條環路由一台蒸汽發生器、一台或兩台反應堆冷卻劑泵及相應的管通組成。一迴路內的高溫高壓含硼水,由反應堆冷卻劑泵輸送,流經反應堆堆芯,吸收了堆芯核裂變放出的熱能,再流進蒸汽發生器,通過蒸汽發生器傳熱管壁,將熱能傳給二迴路蒸汽發生器給水,然後再被反應堆冷卻劑泵送入反應堆。如此循環往復,構成封閉迴路。整個一迴路系統設有一台穩壓器,一迴路系統的壓力靠穩壓器調節,保持穩定。
為了保證反應堆和反應堆冷卻劑系統的安全運行,核電廠還設置了專設安全設施和一系列輔助系統。
一迴路輔助系統主要用來保證反應堆和一迴路系統的正常運行。壓水堆核電廠一迴路輔助系統按其功能劃分,有保證正常運行的系統和廢物處理系統,部分系統同時作為專設安全設施系統的支持系統。專設安全設施為一些重大的事故提供必要的應急冷卻措施,並防止放射性物質的擴散。
二迴路系統由汽輪機發電機組、冷凝器、凝結水泵、給水加熱器、除氧器、給水泵、蒸汽發生器、汽水分離再熱器等設備組成。蒸汽發生器的給水在蒸汽發生器吸收熱量變成高壓蒸汽,然後驅動汽輪發電機組發電,作功後的乏汽在冷凝器內冷凝成水,凝結水由凝結水泵輸送,經低壓加熱器進入除氧器,除氧水由給水泵送入高壓加熱器加熱後重新返回蒸汽發生器,如此形成熱力循環。為了保證二迴路系統的正常運行,二迴路系統也設有一系列輔助系統。
循環水系統主要用來為冷凝器提供冷卻水。
我們看到,在壓水堆電廠,一迴路系統的冷卻劑與汽輪機迴路工質是完全隔離的,這就是所謂的「間接循環」。採用間接循環具有使二迴路系統免受放射性玷污的優點,但它與採用直接循環的沸水堆核電廠(圖2.3)相比,增加了蒸汽發生器。壓水堆體積較小和控制要求簡單等因素可以彌補這一不足,並使這種系統設計在經濟上具有競爭力。
發電機和輸配電系統的主要設備有發電機、勵磁機、主變壓器、廠用變壓器、啟動變壓器、高壓開關站和柴油發電機組等組成。其主要作用是將核電廠發出的電能向電網輸送,同時保證核電廠內部設備的可靠供電。
發電機的出線電壓一般為22kV左右,經變壓器升至外網電壓。為保證核電廠安全運行,核電廠至少與兩條不同方向的獨立電源相連接,以避免因雷擊、地震、颶風或洪水等自然災害可能造成的全廠斷電。
每台發電機組的引出母線上,均接有兩台廠用變壓器。為廠用電設備提供高壓電源。高壓廠用電系統一般為6kV左右。該高壓廠用電系統直接向核電廠大功率動力設備供電。對於小功率設備,經 變壓器降壓後供給380/220V低壓電源。通常高壓廠用電系統分為工作母線和安全母線兩部分,高壓廠用電系統的工作母線,可以由外電網或發電機供電,高壓廠用電的安全母線,除外網和發電機外,還可由柴油發電機供電。
在電廠正常功率運行時,發電機發出的電能大部分經主變壓器升壓至外網電壓輸送給用戶。同時,整個廠用設備的配電系統由發電機的引出母線經廠用變壓器降壓後供電。當發電機停機時,則由外部電網經啟動變壓器供電。當外網和發電機組都不能供電時,則由柴油發電機組向安全母線供電,以保證核電廠設備的安全。
④ 壓水堆核電站的一迴路有哪些輔助系統各有什麼功能
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⑤ 壓水堆是目前全世界核電站普遍採用的堆型,具體介紹一下壓水堆核電廠
壓水堆最初是美國為核潛艇設計的一種熱堆堆型,用輕水作慢化劑和冷卻劑。四十多年來,這種堆型得到了很大的發展,經過一系列的重大改進,已經成為技術上最成熟的一種堆型。當前,壓水堆核電廠在核能領域中佔有獨特的統治地位,而且這種狀況可能還要維持幾十年。圖1-3給出了壓水堆核電廠示意圖。
壓水堆核電廠用的輕水有一個明顯的缺點,就是沸點低。要使熱力系統有較高的熱能轉換效率,根據熱力學原理,核反應堆應有高的堆芯出口溫度參數。而要獲得高的溫度參數,就必須增加冷卻劑的系統壓力使其處於液相狀態。所以壓水堆是一種使冷卻劑處於高壓狀態的輕水堆。
壓水堆核電廠的主要特點如下:
第一,結構緊湊,堆芯的功率密度大。因此,在體積相同的情況下,熱堆中壓水堆的功率最大。
第二,基於上述特點,再加上輕水的價格便宜,導致壓水堆的基建費用低和建設周期短。
第三,必須採用有一定富集度的核燃料。
第四,反應堆堆芯置於承壓的壓力容器內,高壓導致壓力容器的製作難度和製作費用的提高。
第五,熱效率低。
反應堆冷卻劑系統由反應堆和若干並聯的傳熱環路組成,每條環路包括一台蒸汽發生器、有關的反應堆冷卻劑泵(以下簡稱「主泵」)、管路和閥門以及控制和保護用的儀表。此外,反應堆冷卻劑系統中還包括一台穩壓器、一個穩壓器卸壓箱和若干貫穿件。
冷卻劑流經的迴路稱為一迴路(詳見圖1-3深紅色部分)。一迴路包含的關鍵設備有壓力容器、蒸汽發生器、主泵、穩壓器以及有關閥門等,全部安置在安全殼內(詳見圖1-3淺藍色部分)。高強度的壓力容器、一迴路管道、蒸汽發生器一次側和閥門等構成了一迴路壓力邊界。
冷卻劑在壓力容器內經過反應堆堆芯,將裂變產生的能量帶出壓力容器,送入蒸汽發生器,使蒸汽發生器中二迴路(詳見圖1-3黃色和深藍色部分)的水變成蒸汽。蒸汽再進入汽輪發電機的汽缸做功。冷卻劑從蒸汽發生器的管內流過後,經過主泵又回到堆芯。
壓水堆核電廠冷卻劑的入口溫度一般在290℃左右,出口溫度330℃左右,堆內壓力15.5兆帕。以大亞灣核電廠為例,一台電功率984兆瓦的壓水堆核電機組,其壓力容器內徑為3.99米,壁厚0.2米,重330噸,高13米以上。
主泵的功用是確保冷卻劑在一迴路中的循環,以保證鏈式裂變反應產生的熱量被及時載帶出來。
穩壓器又稱壓力平衡器,是用來控制反應堆系統壓力變化的設備。在正常運行時,起保持壓力的作用;在發生事故時,提供超壓保護。穩壓器里設有加熱器和噴淋系統,當反應堆內壓力過高時,噴灑冷水降壓;當堆內壓力太低時,加熱器自動加熱使水蒸發以增加壓力。
蒸汽發生器內有很多傳熱管,一迴路和二迴路通過蒸汽發生器傳遞熱量。一迴路的水流過蒸汽發生器傳熱管內時,將攜帶的熱量傳輸給傳熱管外流動的二迴路的水,從而使二迴路的水變成280℃左右、6~7兆帕的高溫蒸汽。也就是說,在蒸汽發生器里,一迴路與二迴路的水在互不交混的情況下,通過管壁發生了熱交換。蒸汽發生器是分隔一迴路和二迴路的關鍵設備。近代壓水堆核電廠中,帶汽水分離器的飽和蒸汽發生器應用較廣。一台百萬千瓦級的三環路壓水堆核電機組,擁有3台蒸汽發生器,每台蒸汽發生器總高度為19~22米,總重量可達300~400噸,生產的蒸汽可供發出260~340兆瓦的電功率。
安全殼用來控制和限制放射性物質從反應堆擴散出去,以保護公眾免遭放射性物質的傷害。萬一發生反應堆一迴路水外逸的失水事故,安全殼是防止裂變產物釋放到環境的最後一道屏障。安全殼一般是內襯鋼板的預應力混凝土厚壁容器,其內徑達40米,內高達60~70米。安全殼內的核反應堆及與反應堆有關的各個系統統稱為核島。
汽輪發電機組及其配套設施和它們所在的廠房統稱為常規島。核電廠用的汽輪發電機在構造上與常規火電廠用的大同小異,所不同的是採用飽和蒸汽做功,蒸汽壓力和溫度都較低,所以同等功率機組的汽輪機體積比常規火電廠的大。冷凝器是二迴路和三迴路之間的熱交換器。冷卻冷凝器的水在三迴路中流動(詳見圖1-3綠色部分)。三迴路是一個開式迴路,可將汽輪機排出的難以利用的低品質熱量帶入最終熱阱——江、河、湖、海或大氣。三迴路的用水量較火電廠冷卻水用量大,以大亞灣核電廠為例,一台電功率984兆瓦的壓水堆核電機組,三迴路每小時需要超過40萬噸冷卻水。