基本介紹
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簡介
輕水堆是壓水堆（PWR）和沸水堆（BWR）的通稱，至今已有40多年的發展歷史，成為當今世界核電廠的主要和較成熟的堆型，截止於1999年12月31日，世界上正在運行的核電機組共434個，其中壓水堆機組252個，沸水堆機組92個。輕水堆機組約占總運行機組數的80%，而壓水堆機組占輕水堆運行機組總數的73%以上。
用輕水作為慢化劑和冷卻劑的核反應堆被稱為輕水反應堆，包括沸騰水堆和加壓水堆。輕水也就是一般的水，廣泛地被用於反應堆的慢化劑和冷卻劑。與重水相比，輕水有廉價的長處，此外其減速效率也很高。沸騰水堆的特點是將水蒸汽不經過熱交換器直接送到氣輪機，從而防止了熱效率的低下；加壓水堆則用高壓抑制沸騰，對輕水一般加100至160個標準大氣壓（atm），從而熱交換器把一次冷卻系（取出堆芯產生的熱）和二次冷卻系（發生送往渦輪機的蒸汽）完全隔離開來。
壓水反應堆
工作原理
在反應堆堆芯中水被加熱，泵入蒸汽發生器，提供熱量產生蒸汽以驅動汽輪機，生產電力。
組成壓水堆堆芯的燃料組件及相關組件，直立排列在由堆芯上、下板和堆芯圍板所圍成的空間內。燃料組件下端由堆芯下板定位，上端由堆芯上板和壓緊部件定位及壓緊。整個堆芯由堆芯吊藍將其懸掛在反應堆壓力容器筒身法蘭的內突緣上，而堆芯吊藍下部的定位是靠其上的支承鍵與壓力容器內壁下部的支承塊配合來實現的。為了減少壓力容器的輻照損傷，堆芯與壓力容器內壁之間應保持足夠的水隙和設定局部中子禁止以及採用低泄漏燃料管理。壓力容器的上封頭上布置若干控制棒驅動機構，以驅動控制棒在堆內上下移動，實現反應堆啟動、功率調節、正常和事故停堆等控制功能。一迴路加壓輕水冷卻劑從反應堆壓力容器上部的入口接管流入，先沿著堆芯吊藍與壓力容器內壁之間的環形間隙（下降段）向下流動，經冷卻吊藍和壓力容器到達反應堆壓力容器底部下腔室後，改變方向向上流經堆芯，冷卻燃料組件及相關組件，帶走核裂變反應產生的熱量。然後高溫冷卻劑從反應堆壓力容器的出口接管流出，再流經蒸汽發生器，使二迴路給水加熱變成蒸汽，去推動汽輪機運轉，進而帶動發電機發電。應指出的是，作為慢化劑和冷卻劑的高溫、高壓輕水，有嚴格的水質要求，通常加硼，以調節反應性，加鋰，以調節PH值等，對壓水堆燃料元件使用性能均產生影響。
組成
壓水堆核電廠主要由核島、常規島和電廠配套設施組成。其中核島包括反應堆廠房、反應堆輔助廠房以及設定在其內的系統和設備，用來生產核蒸汽。常規島主要包括汽輪機廠房及其設定在廠房內的系統和設備，其形式與常規發電廠類似，用來進行電力生產。而電廠配套設施包括除核島和常規島以外的一切建築物和構築物以及其他一些系統。
壓水堆是在核潛艇壓水堆基礎上發展起來的。40多年經歷了實驗性堆、示範性堆、商用堆、百萬千瓦級堆和先進壓水堆（APWR）五個階段或五代的發展，使壓水堆核電廠逐步提高了單堆容量、核電廠發電效率、堆芯比功率和燃料組件的平均卸料燃耗，以及逐步減少了冷卻劑的比流量，
沸水反應堆
工作原理
沸水堆的工作原理是，來自汽輪機系統的給水進入反應堆壓力容器，沿堆芯圍筒和容器內壁之間的環形空間下降，在內部噴射泵的作用下進入堆下腔室，再折而向上流過堆芯燃料組件，受熱並部分汽化。汽水混合物經汽水分離器後，水分沿環形空間下降，與給水混合；蒸汽則經乾燥器出堆，通往汽輪發電機作功發電。蒸汽壓力約為7MPa，乾度不小於99.75%。汽輪機乏汽冷凝後經淨化、加熱再由給水泵送入反應堆壓力容器，形成一閉合循環。外部循環泵的作用是使堆內形成強迫循環，其進水取自環形空間底部，升壓後再送入反應堆壓力容器內，成為內部噴射泵的驅動流。某些沸水堆用堆內循環泵取代外部循環泵和內部噴射泵。 沸水堆從1960年世界上第一座示範性核電廠德勒斯登—I(Dresden－I)投入運行以來，經歷了六次或六代重大改進和發展，使沸水堆核電廠逐步提高了發電效率、單堆容量、功率密度和燃料組件的卸料燃耗。
組成
沸水堆本體由反應堆壓力容器、堆芯、堆內構件、汽水分離器、蒸汽乾燥器、控制棒組件及噴泵等部分組成。堆芯處在壓力容器中心，由若干單元組成，每單元有四盒燃料組件和一根十字形控制棒。每盒燃料組件上部靠上棚板定位，下部安放在下柵板上，並坐在控制棒導向管頂部和燃料支撐杯中。燃料組件由燃料元件、定位格架及元件盒組成。燃料元件以8×8排列，採用二氧化鈾燃料芯塊，以鋯－2合金做包殼，內部充氦氣，端部加端塞焊接密封。堆內構件包括上柵板、下柵塊、控制棒導向管及圍板等部件。汽水分離器用來將蒸汽和水分離開來，蒸汽通過蒸汽乾燥器除濕，以達到汽輪發電機的工況要求。
