石墨水冷堆

簡介

石墨水冷堆石墨水冷堆
石墨水冷堆(watereooledgraphitemoder-atedreactor)以石墨為慢化劑、水為冷卻劑的熱中子反應堆。核工業發展初期,石墨水冷堆主要用以生產核武器裝料—懷、氖等。這種堆一般以天然鈾金屬元件做燃料。在堆內天然鈾中的鈾235吸收中子發生核裂變反應,放出中子和能量,這些中子一部分用於維持鏈式核裂變反應,一部分則為天然鈾中的鈾238所吸收,轉化為懷239及其他缽同位素。結構石墨水冷堆用核純石墨砌體作慢化劑與反射層。在石墨砌體內有二三千個水平孔道(臥式堆)或垂直孔道(立式堆),在這些孔道中插有可更換的石墨套管,套管中插鋁合金工藝管,將冷卻水同石墨慢化劑隔開。在工藝管內壁有凸肋以保持工藝管與燃料元件之間的間隙。石墨砌體各部分的溫度是不均勻的,通過改變石墨套管與工藝管之間的間隙和工藝管內的水流量,可部分地調整砌體溫度,使其溫度分布較為平坦。燃料元件一般均做成棒狀,直徑約35一38mm,長度約100~ZOomm,為了提高比功率和使元件徑向燃耗均勻,也有用管狀燃料元件的。生產堆發展初期曾採用過開式冷卻方式。即使河水直流堆芯,帶出熱量的水再排到河裡。由於這種方式耗水量大,排水中放射性水平高、環保問題突出等原因,業已停止使用,而普遍採用閉式冷卻方式,即冷卻水從堆芯流過,將熱量導出堆外,通過熱交換器將熱傳導給另一迴路側的水,再經主泵返回堆芯,形成閉合循環的主冷卻迴路,或稱一迴路。對導出一迴路水的熱量的處理方式有兩種:一種是將一迴路熱量通過熱交換器導給二迴路水,經過冷卻水塔或河水冷卻,將熱量排到環境中去。另一種方式是通過熱交換器將熱傳給餘熱利用系統,作為熱源向外界供熱或發電。特點天然鈾石墨水冷堆重要特點之一是後備反應性很小。早期石墨水堆的反應性隨其溫度升高而升高,堆功率也隨之升高(即所謂的正溫度效應),從而又導致了反應性上升,直到反應堆置於外部引人中子吸收體(控制棒等)的控制下,或造成堆芯熔化等惡性事故。1986年,車諾比核事故後,正溫度效應問題更加引起各方面的重視,在堆物理設計方面必須獲得負溫度效應,以確保反應堆具有至關重要的自穩性。美國自1943年起建造了8座石墨水冷軍用懷生產堆,1座生產發電兩用堆(NPR),後者熱功率為400OMW。

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