基本介紹
- 中文名：一迴路
- 輔助系統：反應堆和一迴路系統正常運行
- 穩壓器作用：維持一迴路冷卻水的壓力
- 什麼是核燃料：核反應堆中核裂變產生核能的材料
輔助系統,主冷卻劑系統及反應堆,壓水核電站發電原理,
輔助系統
主要用來保證反應堆和一迴路系統的正常運行。壓水堆核電廠一迴路輔助系統按其功能劃分，有保證正常運行的系統和廢物處理系統,部分系統同時作為專設安全設施系統的支持系統。專設安全設施為一些重大的事故提供必要的應急冷卻措施，並防止放射性物質的擴散。
一迴路
一迴路主冷卻劑系統及反應堆
主冷卻劑系統可分為：
主冷卻劑系統
主冷卻劑系統1.反應堆壓力殼
2.蒸汽發生器
3.主泵
4.穩壓器
由燃料組件構成的反應堆堆芯放置在一個特製的圓柱體鋼質壓力容器(反應堆壓力殼)內。壓力殼的高度約12米、內徑約4米、壁厚達20厘米、約重314噸。一個900兆瓦的反應堆主冷卻劑系統是由壓力殼及三個相同的環路相連組成，即一迴路。每一環路設有一台主泵、一台蒸汽發生器，與及連線管道。其中一個環路裝設一台穩壓器。每一台主泵會帶動約155巴(1巴=100千帕)的高壓冷卻水(普通水)在其環路內經過反應堆堆芯循環流動，這些冷卻水不但是用作慢化劑，也將堆芯的熱能傳送到蒸汽發生器。反應堆出水的溫度約為攝氏330度，而入水口的溫度約攝氏290度。在這高溫及高壓狀態下的冷卻水會處於欠熱狀態(即冷卻水的溫度與其沸點有一段距離，因此不會沸騰)。蒸汽發生器是一個約高20米的熱交換器，其內部裝設了U形傳熱管，以管壁換熱的方式將一迴路水的熱能傳送到二迴路，然後把二迴路給水轉化為蒸汽，以推動渦輪發電機。
穩壓器的主要作用是維持一迴路冷卻水的壓力，防止超壓。穩壓器直徑約2米，長約13米，並與一迴路內其中一環路的熱管段接駁。穩壓器上半部為蒸氣空間，下半部被水注滿。穩壓器內頂部設有噴淋嘴，底部裝有電加熱器。透過控制穩壓器內加熱器和噴淋水的運作，便可調節穩壓器內的水位與及控制一迴路的壓力。穩壓器內的水位由一套精密的系統所控制，以確保穩壓器在反應堆功率變化或瞬態情況下，能夠正常運作。當壓力下降時，系統會自動啟動電加熱器，以增加蒸汽；在壓力上升時，穩壓器頂部會噴水，把蒸汽凝成水，以降低壓力。此外，控制系統亦提供保護信號，在穩壓器內的壓力過高或過低的情況下，令反應堆自動停堆。
反應堆在首次啟動時，會放入含有 -252(Cf-252)的一次中子源棒，以提供足夠數量的中子進行初次核裂變。此外，亦會同時放入含有銻-123(Sb-123)和鈹-9(Be-9)的再生式二次中子源棒，為反應堆的再次起動提供中子，以啟動核裂變。為確保核安全及控制反應堆的核裂變，部份燃料組件裝配有控制棒，控制棒組件由星型架及多根含銀(Ag)、銦(In)和鎘(Cd)的中子吸收體棒所組成，因此移動控制棒的上下位置就可以控制反應堆內中子的數目與及核裂變。這些控制棒組件配備了驅動機械，可將控制棒提升或插入堆芯，以控制反應堆的起動、調節輸出功率、特別是實現正常停堆與及快速停堆的功能。此外，壓水式反應堆的核裂變也可透過調節一迴路內冷卻劑中的硼濃度來控制(硼亦是一種中子吸收體)。當反應堆啟動及達到既定功率之後，會維持在臨界狀態，以確保其穩定的運作。在需要緊急停堆時，只須切斷控制棒驅動機械的電源，控制棒便會因地心吸力而快速下墜至反應堆堆芯，立即停止核裂變。
壓水核電站發電原理
核燃料在反應堆內發生裂變而產生大量熱能，再被高壓水把熱能帶出，在蒸汽發生器內產生蒸汽，蒸汽推動汽輪機帶動發電機發電。
二迴路：蒸汽發生器U型管外的二迴路水受熱從而變成蒸汽，推動汽輪發電機做功，把熱能轉化為電力：做完功後的蒸汽進入冷凝器冷卻，凝結成水返回蒸汽發生器，重新加熱成蒸汽。這樣的汽水循環過程，被稱為二迴路。
三迴路：三迴路使用海水或淡水，它的作用是在冷凝器中冷卻二迴路的蒸汽使之變回冷凝水。
什麼是核燃料？
核燃料是可在核反應堆中通過核裂變產生核能的材料，是鈾礦石經過開採、初加工、鈾轉化、鈾濃縮，進而加工成核燃料元件。
壓水堆核電站用的是濃度為3%左右的核燃料（鈾一235）。大亞灣核電站的核反應堆內有157個核燃料組件，每個組件由17×17根燃料棒組成。燃料棒由燒結二氧化鈾芯塊裝入鋯合金管中封焊構成。一個燃料組件中有一束控制棒，控制核裂變反應。
利用核能生產電能的電廠稱為核電廠。由於核反應堆的類型不同，核電廠的系統和設備也不同。壓水堆核電廠主要由壓水反應堆、反應堆冷卻劑系統（簡稱一迴路）、蒸汽和動力轉換系統（又稱二迴路）、循環水系統、發電機和輸配電系統及其輔助系統組成。通常將一迴路及核島輔助系統、專設安全設施和廠房稱為核島。二迴路及其輔助系統和廠房與常規火電廠系統和設備相似，稱為常規島。電廠的其他部分，統稱配套設施。實質上，從生產的角度講，核島利用核能生產蒸汽，常規島用蒸汽生產電能。
反應堆冷卻劑系統將堆芯核裂變放出的熱能帶出反應堆並傳遞給二迴路系統以產生蒸汽。 通常把反應堆、反應堆冷卻劑系統及其輔助系統合稱為核供汽系統。現代商用壓水堆核電廠反應 堆冷卻劑系統一般有二至四條並聯在反應堆壓力容器上的封閉環路（見圖2.2）。 每一條環路由一台蒸汽發生器、一台或兩台反應堆冷卻劑泵及相應的管通組成。一迴路內的高溫高壓含硼水，由反應堆冷卻劑泵輸送，流經反應堆堆芯，吸收了堆芯核裂變放出的熱能，再流進蒸汽發生器，通過蒸汽發生器傳熱管壁，將熱能傳給二迴路蒸汽發生器給水，然後再被反應堆冷卻劑泵送入反應堆。如此循環往復，構成封閉迴路。整個一迴路系統設有一台穩壓器，一迴路系統的壓力靠穩壓器調節，保持穩定。
為了保證反應堆和反應堆冷卻劑系統的安全運行，核電廠還設定了專設安全設施和一系列輔助系統。
一迴路輔助系統主要用來保證反應堆和一迴路系統的正常運行。壓水堆核電廠一迴路輔助系統按其功能劃分，有保證正常運行的系統和廢物處理系統,部分系統同時作為專設安全設施系統的支持系統。專設安全設施為一些重大的事故提供必要的應急冷卻措施，並防止放射性物質的擴散。
二迴路系統由汽輪機發電機組、冷凝器、凝結水泵、給水加熱器、除氧器、給水泵、蒸汽發生器、汽水分離再熱器等設備組成。蒸汽發生器的給水在蒸汽發生器吸收熱量變成高壓蒸汽，然後驅動汽輪發電機組發電，作功後的乏汽在冷凝器內冷凝成水，凝結水由凝結水泵輸送，經低壓加熱器進入除氧器，除氧水由給水泵送入高壓加熱器加熱後重新返回蒸汽發生器，如此形成熱力循環。為了保證二迴路系統的正常運行，二迴路系統也設有一系列輔助系統。
循環水系統主要用來為冷凝器提供冷卻水。
我們看到，在壓水堆電廠，一迴路系統的冷卻劑與汽輪機迴路工質是完全隔離的，這就是所謂的“間接循環”。採用間接循環具有使二迴路系統免受放射性玷污的優點，但它與採用直接循環的沸水堆核電廠（圖2.3）相比，增加了蒸汽發生器。壓水堆體積較小和控制要求簡單等因素可以彌補這一不足，並使這種系統設計在經濟上具有競爭力。
發電機和輸配電系統的主要設備有發電機、勵磁機、主變壓器、廠用變壓器、啟動變壓器、高壓開關站和柴油發電機組等組成。其主要作用是將核電廠發出的電能向電網輸送,同時保證核電廠內部設備的可靠供電。
發電機的出線電壓一般為22kV左右，經變壓器升至外網電壓。為保證核電廠安全運行，核電廠至少與兩條不同方向的獨立電源相連線，以避免因雷擊、地震、颶風或洪水等自然災害可能造成的全廠斷電。
每台發電機組的引出母線上，均接有兩台廠用變壓器。為廠用電設備提供高壓電源。高壓廠用電系統一般為6kV左右。該高壓廠用電系統直接向核電廠大功率動力設備供電。對於小功率設備，經 變壓器降壓後供給380/220V低壓電源。通常高壓廠用電系統分為工作母線和安全母線兩部分，高壓廠用電系統的工作母線，可以由外電網或發電機供電，高壓廠用電的安全母線，除外網和發電機外，還可由柴油發電機供電。
在電廠正常功率運行時，發電機發出的電能大部分經主變壓器升壓至外網電壓輸送給用戶。同時，整個廠用設備的配電系統由發電機的引出母線經廠用變壓器降壓後供電。當發電機停機時，則由外部電網經啟動變壓器供電。當外網和發電機組都不能供電時，則由柴油發電機組向安全母線供電，以保證核電廠設備的安全。
