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词条 石墨气冷堆核电厂
释义

简介

所谓石墨气冷堆就是以气体(二氧化碳或氦气)作为冷却剂的反应堆。

发展阶段

这种堆经历了三个发展阶段,产生了三种堆型:天然铀石墨气冷堆、改进型气冷堆和高温气冷堆。

(1)天然铀石墨气冷堆核电站

天然铀石墨气冷堆实际上是天然铀作燃料,石墨作慢化剂,二氧化碳作冷却剂的反应堆。这种反应堆是英、法两国为商用发电建造的堆型之一,是在军用钚生产堆的基础上发展起来的,早在1956年英国就建造了净功率为45兆瓦的核电站。因为它是用镁合金作燃料包壳的,英国人又把它称为镁诺克斯堆。

该堆的堆芯大致为圆柱形,是由很多正六角形棱柱的石墨块堆砌而成。在石墨砌体中有许多装有燃料元件的孔道。以便使冷却剂流过将热量带出去。从堆芯出来的热气体,在蒸汽发生器中将热量传给二回路的水,从而产生蒸汽。这些冷却气体借助循环回路回到堆芯。蒸汽发生器产生的蒸汽被送到汽轮机,带动汽轮发电机组发电。这就是天然铀石墨气冷堆核电站的简单工作原理。

这种堆的主要优点是用天然铀作燃料,其缺点是功率密度小、体积大、装料多、造价高,天然铀消耗量远远大于其他堆。现在英、法两国都停止建造这种堆型的核电站。

(2)改进型气冷堆核电站

改进型气冷堆是在天然铀石墨气冷堆的基础上发展起来的。设计的目的是改进蒸汽条件,提高气体冷却剂的最大允许温度。这种堆,石墨仍然为慢化剂,二氧化碳为冷却剂,核燃料用的是低浓度铀(铀-235的浓度为2-3%),出口温度可达670℃。它的蒸汽条件达到了新型火电站的标准,其热效率也可与之相比。

这种堆被称为第二代气冷堆,英国建造了这种堆,由于存在不少工程技术问题,对其经济性多年来争论不休,得不出定论,所以前途暗淡。

(3)高温气冷堆

高温气冷堆被称为第三代气冷堆,它是石墨作为慢化剂,氦气作为冷却剂的堆。

这里所说的高温是指气体的温度达到了较高的程度。因为在这种反应堆中,采用了陶瓷燃料和耐高温的石墨结构材料,并用了惰性的氦气作冷却剂,这样,就把气体的温度提高到750℃以上。同时,由于结构材料石墨吸收中子少,从而加深了燃耗。另外,由于颗粒状燃料的表面积大、氦气的传热性好和堆芯材料耐高温,所以改善了传热性能,提高了功率密度。这样,高温气冷堆成为一种高温、深燃耗和高功率密度的堆型。

它的简单工作过程是,氦气冷却剂流过燃料体之间,变成了高温气体;高温气体通过蒸汽发生器产生蒸汽,蒸汽带动汽轮发电机发电。

高温气冷堆有特殊的优点:由于氦气是惰性气体,因而它不能被活化,在高温下也不腐蚀设备和管道;由于石墨的热容量大,所以发生事故时不会引起温度的迅速增加;由于用混凝土做成压力壳,这样,反应堆没有突然破裂的危险,大大增加了安全性;由于热效率达到40%以上,这样高的热效率减少了热污染。

高温气冷堆有可能为钢铁、燃料、化工等工业部门提供高温热能,实现氢还原炼铁、石油和天然气裂解、煤的气化等新工艺,开辟综合利用核能的新途径。但是高温气冷堆技术较复杂。

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更新时间:2024/12/24 8:21:49