《反应堆冷却——如何冷却反应堆》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: pengh
  • 发布时间:2017-09-24
  • 核电站依靠冷却系统来确保核反应堆的安全、连续运行。冷却系统自然地确保了从反应堆核心到蒸汽发生器的传热,这是冷却系统的主要目的。由于反应堆堆芯产生的大量热量是由裂变反应产生的,所以冷却系统需要大量的水(80000立方米/小时)来保证一个足够安全的热交换。冷却水通常由两个或更多的大型离心泵提供,称为反应堆冷却泵(RCPs)。RCPs通常不像定义的那样“安全系统”。在失去RCPs后,反应堆必须立即关闭。通过反应堆的自然循环流动,保证了足够和安全的剩余热量的清除。然而,自然循环不足以消除反应堆在功率时产生的热量。

    反应堆冷却剂泵(RCPs)用于在主回路周围泵主要的冷却剂。反应堆冷却剂泵的目的是提供强制的初级冷却液,以消除和转移反应堆堆芯中产生的热量。这些泵有很多设计,有很多设计的初级冷却剂回路。不同反应堆类型的泵之间存在显著的差异。本文重点介绍了压水式反应堆的RCPs。大多数PWRs在两个或四个循环设计中使用四个rcp。
    一般来说,反应堆冷却剂泵都很强大,它们可以消耗高达6兆瓦的能量,因此,它们可以用于在反应堆启动前为主要冷却剂加热。

    反应堆关闭后反应堆冷却

    反应堆冷却到热备用模式

    一般来说,一个反应堆可以被关闭,原因有很多。有时,一个反应堆只能被关闭到热备用模式,这意味着操作温度通常保持在正常状态。这样的关闭通常是(例如,在涡轮飞行之后关闭)不需要反应堆冷却系统(RCS)冷却和减压。反应堆关闭后,为消除衰变热提供了一些规定。当反应堆冷却系统(RCS)处于高压状态时,剩余的散热系统(RHR)通常不能用于冷却。在这种情况下,衰变热通过次级系统被除去。对于RCS冷却系统(到热备用模式),蒸汽发生器通常会直接将热量散到主冷凝器或通过大气的蒸汽转储系统。在这种操作模式下,一些反应堆冷却剂泵(RCPs)必须在运行中。适当的循环流和理想的循环温度是由这些RCPs保持的,直到余热清除系统(RHRS)在服务中。如果植物要在一段时间内保持这种状态,必须通过硼浓度的变化来维持(包括氙气过渡)。
    反应堆冷却到冷停堆模式
    如果关闭周期很长,或者涉及到需要冷却反应堆的功能(例如,为了补充燃料而关闭),系统温度和压力可以通过多种方法降低。实际上,反应堆冷却的方法取决于核电站的设计,但在所有情况下,限制都是根据反应堆系统可能冷却的最大速率进行限制的。这些限制是为了减少对系统材料的压力,从而减少了压力导致的失败的可能性。在冷却过程中,随着蒸汽发生器蒸汽压力减小,系统压力减小。在这种情况下,必须维护SDM,因此硼化是为了使硼的浓度达到冷停堆值。反应堆冷却剂泵仅在必要时运行,以确保均匀的循环和反应堆压力容器冷却,并为压力冷却装置提供喷雾。
    当RCS的压力低于剩余的热量消除(RHR)系统设计压力时,这个系统被用于进一步冷却、减压和长期反应堆冷却。PWRs的RHR系统从一个或两个RCS热腿上取水,在RHR热交换器中冷却,然后将其泵回冷腿或核心的溢流罐喷嘴。为了完成RHR的热量转移,RHR热交换器将热量传递给组件冷却水或服务水系统,然后将热量输送到最终的散热器(UHS)。
    植物冷却时间所需的时间大约是10到20个小时,这相当于每小时15到30摄氏度的冷却速度。最后一个条件:、普通——核蒸汽供应系统的“冷停堆”状态,这意味着Tavg = 30°C,压力=附近大气,硼浓度足以产生2 - 5%关闭保证金和rcp -反应堆冷却剂泵。上面的过程之前,遵守工厂技术规范必须得到验证。

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