基本介紹
- 中文名：重水冷卻堆
- 適用領域：核反應
以重水作慢化劑的核反應堆堆型。冷卻劑可以是重水、輕水或二氧化碳。重水是氘氧化合物(D2O)。它是熱中子反應堆最理想的慢化劑。由於價格昂貴，重水系統的密閉性要求高。還需對外泄的重水進行回收、提純，以提高核電站的經濟性和安全性。主要堆型是加拿大研製的CANDU型。
CANDU型堆的特點是堆心使用壓力管(代替壓水堆的壓力容器)，用重水作為慢化劑和冷卻劑,以天然鈾作燃料，採用不停堆更換燃料。在技術經濟上可與輕水堆競爭。
反應堆本體 為一水平放置的筒形容器（稱排管容器），裡面盛低溫低壓的重水慢化劑。容器內貫穿有許多根水平管道（壓力管），其中裝有燃料棒束和作為冷卻劑的高溫、高壓重水。由主迴路水泵唧送冷卻劑，經過燃料管道，把燃料發出的熱量帶出堆心，然後經過蒸汽發生器，加熱二次側的輕水使其產生蒸汽，以供給汽輪機－發電機組，使熱能轉換為機械能，機械能轉換為電能。排管容器由超低碳不鏽鋼製造，壓力管由鋯－鈮合金製造。整個排管容器連同其內容物置於帶不鏽鋼襯裡的混凝土堆室中。堆室內充以輕水，作冷卻和禁止用。
冷卻劑、慢化劑循環 蒸汽發生器和主迴路水泵安裝在反應堆的兩端，以便使冷卻劑自反應堆的一端流入反應堆堆心的一半燃料管道，另一端則以相反的方向流入另一半燃料管道。冷卻劑系統設有一個穩壓器，以維持主迴路的壓力，使重水不致沸騰。慢化劑系統的溫度較低，它也設有循環泵和熱交換器。它把高溫燃料管道傳給慢化劑的熱量及重水與中子和γ射線相互作用產生的熱量帶出堆心，以提高反應堆的物理性能。
燃料棒 重水堆的燃料是天然的二氧化鈾壓制、燒結而成的圓柱形心塊。若干個心塊裝入一根鋯合金包殼管內，兩端密封形成一根燃料元件。再將若干根燃料元件焊到兩個端部支撐板上，形成柱形燃料棒束。元件棒間用定位隔塊使其隔開。
燃料更換 在反應堆的兩端各設一台遙控操作的換料機。當某根壓力管內的燃料需要更換時，一台換料機處於裝料位置，另一台則處於卸料位置。處於裝料位置的換料機內裝有新的燃料棒束,由逆冷卻劑流向推入,堆內相對應壓力管道內的乏燃料棒束即被推入另一端處於卸料位置的換料機內。整個操作由電子計算機來完成。
控制 CANDU型重水堆的反應性控制是由下列裝置實現。它們從頂部垂直穿過反應堆容器。①調節棒：由強中子吸收體構成，用於均衡反應堆中心區的功率分布，使反應堆的總功率輸出最佳。②增益棒：由高濃鈾代替強中子吸收體，用來補償氙中毒所引起的反應性下降。③區域控制棒：由一些可充輕水的圓柱形隔套組成。④停堆系統：由兩組停堆系統組成。一組停堆系統是由能快速插入反應堆堆心的強中子吸收棒組成；另一組停堆系統是將吸收中子的溶液注入慢化劑或注入堆心的一些管中，也可以把慢化劑排空。
