什么是重水堆？如何正确使用天然二氧化铀燃料？

时间：2022-06-11 12:02:25来源：网络整理

重水堆核电站技术重水堆可分为压力壳式和压力管式两种。压力壳式冷却剂只使用重水，其内部结构材料比压力管式少，但中子经济性好重水堆核电站，新燃料钚239的净产量较高。这种反应堆一般使用天然铀作为燃料，结构与压水堆相似，但由于栅距大，压力壳比同等功率的压水堆大很多，所以单堆最大功率只能达到30万千瓦。由于管式重水反应堆的冷却剂不受限制，可以使用重水、轻水、气体或有机化合物。它的大小也没有限制。虽然压力管带来了相关的中子吸收损失，但由于纤芯较大，可以减少中子泄漏损失。此外，这种堆垛方式便于不停机装卸和连续加油，可以省去控制棒补偿燃耗的需要。压力管式重水反应堆主要包括重水慢化、重水冷却、重水慢化和沸腾轻水冷却两类反应堆。两个堆的结构大致相同。 (1) 重水慢化、重水冷却反应堆这类反应堆的反应堆容器没有压力。重水慢化剂充满反应堆容器重水堆核电站，有许多容器管穿过反应堆容器和在容器管内放置一根锆合金制成的压力管，将天然二氧化铀制成的芯块装入燃料棒的锆合金包壳管中，形成短束式燃料元件. 束状元件置于压力管下方，借助支撑垫在水平压力管内来回滑动。

反应堆两端各有一台远程装卸机，可在反应堆运行期间连续装卸燃料元件。这座核电站的发电原理是：既作为慢化剂又作为冷却剂的重水在压力管中流动，对燃料进行冷却。就像压水反应堆一样，它必须保持在高压（约 90 个大气压），以免重水沸腾。这样，流过压力管的高温（约300℃）高压重水将裂变产生的热量带出堆芯，传递给蒸汽发生器内二回路的轻水产生蒸汽并驱动汽轮发电机组发电。 . （2）重水慢化、沸腾轻水冷堆核电站这类反应堆是英国在大木反应堆（重水慢化、重水冷堆）的基础上开发的。加拿大设计的重水慢化反应堆重水冷却反应堆容器和压力管道水平布置，而重水慢化沸腾轻水冷却反应堆垂直布置，在其燃料管道中流动的轻水冷却剂在堆芯上升过程中引起沸腾。蒸汽直接送入汽轮机驱动发电机。由于轻水比水吸收更多的中子，当堆芯以天然铀为燃料时，很难维持稳定的核反应。因此，大多数设计都添加了燃料。得到低浓度的铀 235 或钚 239。重水反应堆的突出优点是可以最有效地利用天然铀。重水良好的慢化性能和对中子的低吸收，不仅可以直接使用天然铀作为燃料，而且燃料燃烧更彻底。与轻水反应堆相比，重水反应堆消耗的天然铀更少。如果使用低浓度铀，天然铀可节省38%。在各种热中子反应堆中，重水反应堆对天然铀的需求量最少。此外，重水反应堆对燃料的适应性很强，可以很容易地转换为另一种核燃料。 …

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