1000MW核电站发电原理及系统设备

《1000MW核电站发电原理及系统设备》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、核电站系统和设备简介内容基本概念核电站系统前言1922年丹麦物理学家N.玻尔由于他的原子结构理论的成就获得了诺贝尔奖。1939年Hahn和Strassman发现，当用中子轰击U-235核时，一些核会分裂成两个中等质量的核，产生两个重要结果：产生能量释放更多中子这个过程叫做裂变牛顿物理学（经典物理学）：质量守恒定律能量守恒定律裂变不遵守这两个定律，能量可以创造，质量可以损失。爱因斯坦预言了质能的转换。他观察到经典物理学定律中的矛盾，假设用下列公式把质量和能量联系起来。E=MC2式中：E=能量(J)M=质量(kg)C=光速(3×108m/s)U235裂变反应物质量236.05u产物

2、质量235.86u被转换质量0.19u如果把接着发生的放射性衰变的能量包括进去，约产生200MeV能量。这样，作为一些初始质量转变成能量的结果，每次裂变约产生200MeV的能量。尽管每次裂变不能产生相当大的能量，但每千克天然铀含有1.8×1022个U-235原子，其中大部分是可裂变的。1兆电子伏=1.6×10-13焦耳链式反应铀裂变的一般反应式如下：核裂变的链式反应可以在很短的时间内产生多次核裂变，因而足以释放出巨大的能量。原子弹核电站核潜艇中子的命运燃料与慢化剂轻水热化中子比重水或石墨快，轻水的吸收截面是重水的664倍，是石墨的195倍。由于轻水的中子吸收缘故，用天然铀燃料和

3、轻水慢化剂不可能获得自续链式反应。轻水慢化的反应堆必须采用浓缩的燃料(铀中U-235的百分含量从0.7%增加到2%或3%)。大多数反应堆的设计，包括CANDU反应堆，都使用UO2而不是金属铀作为燃料。陶瓷燃料(UO2)具有耐高温和优异的耐腐蚀性，在放射性环境中非常稳定，使它成为反应堆燃料的上佳选择。然而用石墨慢化剂时它不可能获得不浓缩UO2的临界质量。对使用不浓缩的UO2反应堆来讲只有重水才是合适的慢化剂。初始裂变中子n个100铀-238吸收、倍增慢化到铀-238裂变阈能以下的平均中子数nε个ε=1.05慢化过程慢化过程中的泄漏P=0.952铀-238共振吸收P=0.9热中子n

4、εpPs个热中子扩散过程热中子的泄漏P=0.944慢化剂以及其它材料吸收被燃料吸收的热中子数nεpfPsPd个f=0.882η=1.335新的裂变中子数nεpηPsPd个=nk个k>1超临界k=1临界k<1次临界中子循环的结果大约有20%的中子会损失，不能回到燃料中。如果剩余中的一半产生裂变(即40%)，每次裂变平均产生2.5个中子，这将使总数恢复到100%。循环继续下去，可以通过调节一个或几个损耗机理，使中子数增加或减少。增殖因子根据前面介绍的中子循环，用中子增殖因子k可很方便地表示中子增殖过程。k=如果k=1，裂变以开始时相同的速率继续下去。功率是稳定的，就是说这个反应堆处

5、于临界状态。如果k>1，超临界。如果k<1，次临界。四因子模型反应性数学表达：ρ=(N2-N1)/N2=1-1/K（K-1)/K通常用以确定反应堆中子密度变化状态ρ=0临界；ρ‹0次临界；ρ›0超临界瞬发中子（代时间10-5s）缓发中子（代时间12s）瞬发临界ρ=0.0065单位：pcm，10-5周期反应堆周期：中子密度变化e倍倍增周期：中子密度变化1倍倍增周期和反应性的曲线关系；（20s–150pcm）通过周期测反应性控制棒组件（1）特点：快，可靠，灵活，准确度高用途：紧急控制，功率调节等快变化分类：功率补偿棒（部分灰棒）温度调节棒停堆棒组积分价值微分价值设计要求：计算值与实

6、测值<10%曲线讨论：积分价值和微分价值曲线讨论控制棒组件（2）控制棒组件（3）调节带温度棒调节带确定调节带的确定：上限：2.5pcm/step，下限：上限-24步；棒位低低限：插入堆芯仍有500pcm；问题：调节带和棒位低低限如何随燃耗变化？正常运行时棒所在位置：—正常运行时，R棒维持在其调节带内运行。为控制ΔI，允许其超出调节带，但绝对不能超出低-低插入限值。—手/自运行方式。控制棒组件（4）可燃毒物控制新堆：初始剩余反应性过大设计要求:较大吸收截面消耗可燃毒物释放的反应性与燃料燃耗同步:实现方法:非均匀布置导致自屏效应.只用于第一个堆芯寿期化学补偿控制慢变化硼浓度单位硼微

7、分价值：温度越高，价值越小（为什么？）单位：Pcm/(ug/g)多普勒温度效应多普勒功率效应：定义负值，数量级寿期初比寿期末更负慢化剂温度系数慢化剂温度系数定义Cb影响水铀比硼浓度越高，越容易为正防止出现正值：Cb≺1400ppm空泡系数定义，变化1%空泡率所引入的反应性空泡影响中子慢化（引入负反应性）和降低硼浓度（引入正反应性），两者相抵，可正可负由于空泡小于0.5%,可忽略不计功率系数和功率亏损功率系数定义：1%功率变化所引入的反应性微分概念功率亏损功率0%-100%变化所引入的反应性积