轻水反应堆

水和汽水混合物作为冷却剂和慢化剂的反应堆

轻水反应堆是以水和汽水混合物作为冷却剂和慢化剂的反应堆，是和平利用核能的一种方式。轻水堆就堆内载出核裂变热能的方式可分为压水堆和沸水堆两种，是国际上多数核电站所采用的两种堆型。

简介

轻水堆是压水堆（PWR）和沸水堆（BWR）的通称，已有40多年的发展历史，成为当今世界核电厂的主要和较成熟的堆型，截止于1999年12月31日，世界上正在运行的核电机组共434个，其中压水堆机组252个，沸水堆机组92个。轻水堆机组约占总运行机组数的80%，而压水堆机组占轻水堆运行机组总数的73%以上。

用轻水作为慢化剂和冷却剂的核反应堆被称为轻水反应堆，包括沸腾水堆和加压水堆。轻水也就是一般的水，广泛地被用于反应堆的慢化剂和冷却剂。与重水相比，轻水有廉价的长处，此外其减速效率也很高。沸腾水堆的特点是将水蒸汽不经过热交换器直接送到气轮机，从而防止了热效率的低下；加压水堆则用高压抑制沸腾，对轻水一般加100至160个标准大气压（atm），从而热交换器把一次冷却系（取出堆芯产生的热）和二次冷却系（发生送往涡轮机的蒸汽）完全隔离开来。

压水反应堆

工作原理

在反应堆堆芯中水被加热，泵入蒸汽发生器，提供热量产生蒸汽以驱动汽轮机，生产电力。

组成压水堆堆芯的燃料组件及相关组件，直立排列在由堆芯上、下板和堆芯围板所围成的空间内。燃料组件下端由堆芯下板定位，上端由堆芯上板和压紧部件定位及压紧。整个堆芯由堆芯吊蓝将其悬挂在反应堆压力容器筒身法兰的内突缘上，而堆芯吊蓝下部的定位是靠其上的支承键与压力容器内壁下部的支承块配合来实现的。为了减少压力容器的辐照损伤，堆芯与压力容器内壁之间应保持足够的水隙和设置局部中子屏蔽以及采用低泄漏燃料管理。压力容器的上封头上布置若干控制棒驱动机构，以驱动控制棒在堆内上下移动，实现反应堆启动、功率调节、正常和事故停堆等控制功能。一回路加压轻水冷却剂从反应堆压力容器上部的入口接管流入，先沿着堆芯吊蓝与压力容器内壁之间的环形间隙（下降段）向下流动，经冷却吊蓝和压力容器到达反应堆压力容器底部下腔室后，改变方向向上流经堆芯，冷却燃料组件及相关组件，带走核裂变反应产生的热量。然后高温冷却剂从反应堆压力容器的出口接管流出，再流经蒸汽发生器，使二回路给水加热变成蒸汽，去推动汽轮机运转，进而带动发电机发电。应指出的是，作为慢化剂和冷却剂的高温、高压轻水，有严格的水质要求，通常加硼，以调节反应性，加锂，以调节PH值等，对压水堆燃料元件使用性能均产生影响。

组成

压水堆核电厂主要由核岛、常规岛和电厂配套设施组成。其中核岛包括反应堆厂房、反应堆辅助厂房以及设置在其内的系统和设备，用来生产核蒸汽。常规岛主要包括汽轮机厂房及其设置在厂房内的系统和设备，其形式与常规发电厂类似，用来进行电力生产。而电厂配套设施包括除核岛和常规岛以外的一切建筑物和构筑物以及其他一些系统。

压水堆是在核潜艇压水堆基础上发展起来的。40多年经历了实验性堆、示范性堆、商用堆、百万千瓦级堆和先进压水堆（APWR）五个阶段或五代的发展，使压水堆核电厂逐步提高了单堆容量、核电厂发电效率、堆芯比功率和燃料组件的平均卸料燃耗，以及逐步减少了冷却剂的比流量，

沸水反应堆

工作原理

沸水堆的工作原理是，来自汽轮机系统的给水进入反应堆压力容器，沿堆芯围筒和容器内壁之间的环形空间下降，在内部喷射泵的作用下进入堆下腔室，再折而向上流过堆芯燃料组件，受热并部分汽化。汽水混合物经汽水分离器后，水分沿环形空间下降，与给水混合；蒸汽则经干燥器出堆，通往汽轮发电机作功发电。蒸汽压力约为7MPa，干度不小于99.75%。汽轮机乏汽冷凝后经净化、加热再由给水泵送入反应堆压力容器，形成一闭合循环。外部循环泵的作用是使堆内形成强迫循环，其进水取自环形空间底部，升压后再送入反应堆压力容器内，成为内部喷射泵的驱动流。某些沸水堆用堆内循环泵取代外部循环泵和内部喷射泵。沸水堆从1960年世界上第一座示范性核电厂德累斯顿—I(Dresden－I)投入运行以来，经历了六次或六代重大改进和发展，使沸水堆核电厂逐步提高了发电效率、单堆容量、功率密度和燃料组件的卸料燃耗。

组成

沸水堆本体由反应堆压力容器、堆芯、堆内构件、汽水分离器、蒸汽干燥器、控制棒组件及喷泵等部分组成。堆芯处在压力容器中心，由若干单元组成，每单元有四盒燃料组件和一根十字形控制棒。每盒燃料组件上部靠上棚板定位，下部安放在下栅板上，并坐在控制棒导向管顶部和燃料支撑杯中。燃料组件由燃料元件、定位格架及元件盒组成。燃料元件以8×8排列，采用二氧化铀燃料芯块，以锆－2合金做包壳，内部充氦气，端部加端塞焊接密封。堆内构件包括上栅板、下栅块、控制棒导向管及围板等部件。汽水分离器用来将蒸汽和水分离开来，蒸汽通过蒸汽干燥器除湿，以达到汽轮发电机的工况要求。

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