核电站原理 第3章 反应堆 压力容器

核反应堆原理核反应堆原理核反应堆是核电站的心脏，它的工作原理是这样的：原子由原子核与核外电子组成。

原子核由质子与中子组成。

当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2—3个中子。

这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变。

如此持续进行就是裂变的链式反应。

链式反应产生大量热能。

用循环水(或其他物质)带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。

导出的热量可以使水变成水蒸气，推动气轮机发电。

由此可知，核反应堆最基本的组成是裂变原子核＋热载体。

但是只有这两项是不能工作的。

因为，高速中子会大量飞散，这就需要使中子减速增加与原子核碰撞的机会；核反应堆要依人的意愿决定工作状态，这就要有控制设施；铀及裂变产物都有强放射性，会对人造成伤害，因此必须有可靠的防护措施。

综上所述，核反应堆的合理结构应该是：核燃料＋慢化剂＋热载体＋控制设施＋防护装置。

还需要说明的是，铀矿石不能直接做核燃料。

铀矿石要经过精选、碾碎、酸浸、浓缩等程序，制成有一定铀含量、一定几何形状的铀棒才能参与反应堆工作。

热堆的概念：中子打入铀－235的原于核以后，原子核就变得不稳定，会分裂成两个较小质量的新原子核，这是核的裂变反应，放出的能量子和裂变能，如此不断持续下去，就形成了链式反应利用原子核反应原理建造的反应堆需将裂变时释放出的中子减速后，再引起新的核裂变，叫裂变能；产生巨大能量的同时，还会放出2～3个中子和其它射线。

这些中子再打入别的铀－235核，引起新的核裂变，新的裂变又产生新的中由于中子的运动速度与分子的热运动达到平衡状态，这种中子被称为热中子。

堆内主要由热中子引起裂变的反应堆叫做热中子反应堆（简称热堆）。

热中子反应堆，它是用慢化剂把快中子速度降低，使之成为热中子（或称慢中子），再利用热中子来进行链式反应的一种装置。

由于热中子更容易引起铀－235等裂变，这样，用少量裂变物质就可获得链式裂变反应。

核反应堆的构造与原理核反应堆是人类利用核能进行能源转化和利用的重要装置，它是利用核裂变或核聚变等反应过程产生的能量，转化为电能或其他形式的能量。

核反应堆由反应堆本体、控制与保护等系统和辅助设备等部分组成。

一、反应堆本体反应堆本体是核反应堆的主体构件，核反应堆的反应主要在反应堆本体内进行。

反应堆本体包括反应堆压力容器、燃料组件和冷却系统。

1、反应堆压力容器反应堆压力容器是承受反应堆本体内高温、高压和强辐射环境的容器，它是反应堆安全的重要保障。

该容器采用钢制主体，内衬防辐射钢板和铅板等材料。

2、燃料组件燃料组件是反应堆内主要储能的部分，它包含了用于核反应的燃料和燃料包壳等外壳保护。

燃料包壳往往是由合金钢、锆合金或铝合金等制成。

燃料则往往是铀、钚等可用作核反应燃料的物质。

3、冷却系统冷却系统是反应堆内负责燃料排热的部分，它是确保反应堆正常运行的重要保证。

冷却系统采用水、氦气或钠等冷却剂。

二、控制与保护系统1、控制系统控制系统是保证反应堆反应正常的系统，它采用反应堆控制棒调节反应堆内核反应。

控制棒是一种圆筒形的中心空置管，一般由银、铝、钡等元素制成，其管壳外表面均匀地涂覆有镉等元素。

控制棒可根据能量需求随时控制反应堆中的核反应。

2、保护系统保护系统是反应堆安全的保护系统。

它包括常规保护系统和非常规保护系统两种保护方法。

常规保护系统指的是针对燃料组件的温度、压力和中子流量等测量来进行保护;非常规保护系统通常采用紧急关闭系统来保护反应堆安全。

三、辅助设备辅助设备是配合反应堆本体和控制系统使用的一些设备。

辅助设备包括冷却剂回路、泵站、容器防护等。

总之，核反应堆作为一种新型的能源生产方式，具有取之不尽，用之不竭之优势。

只有在技术得到充分保证和严格控制后，才能够达到效果，充分发挥其所以光芒。

反应堆工作原理反应堆是一种核能发电装置，其工作原理基于核反应的控制和利用。

通过精确控制核反应堆中的核反应过程，可产生大量的热能，进而驱动发电机组发电。

本文将介绍反应堆的基本工作原理。

一、核反应堆的基本构造核反应堆通常由以下几个主要部分构成：燃料元件、冷却剂、反应堆容器和控制装置。

1. 燃料元件：燃料元件是核反应堆中产生核反应的主要部分。

燃料元件通常由铀、钚等可裂变核燃料构成，并通过精确的设计和布置实现核链式反应。

2. 冷却剂：冷却剂用于吸收核反应中释放出的热能，并将其转移到发电系统中产生蒸汽以驱动涡轮发电机。

冷却剂通常使用水、氦气等。

3. 反应堆容器：反应堆容器是核反应堆的外壳，用于保护核反应堆中的燃料元件，防止辐射泄漏。

4. 控制装置：控制装置用于调整和控制反应堆中的核反应过程。

通过控制装置，可以灵活地调节反应堆中的核反应强度，以满足发电需求。

二、核反应堆的工作原理核反应堆的工作原理基于核分裂和核聚变两种核反应方式。

1. 核分裂反应：核分裂反应是核反应中最常见的一种方式。

通过控制装置，控制反应堆中的中子数目，使其达到裂变反应所需的临界条件。

在核分裂过程中，一个重核裂变成多个轻核并释放出大量的热能。

2. 核聚变反应：核聚变反应是另一种核反应方式。

在核聚变反应中，轻核通过高温和高压的条件下相互融合形成更重的核，同时释放出巨大的能量。

然而，核聚变技术在目前仍处于研究和实验阶段，并未广泛应用于商业核反应堆中。

通过控制和调节核分裂反应的强度，核反应堆可以产生足够的热能以满足发电需求。

核裂变反应释放的热能被吸收并转移到冷却剂中，然后通过传热方式将热能转化为蒸汽驱动发电机运转。

三、核反应堆的安全措施核反应堆是一项高度复杂、高风险的技术，需要严格的安全措施来确保其可靠运行。

1. 辐射防护：核反应堆的设计必须考虑到辐射防护，以确保工作人员和环境的安全。

采用厚重的防护层和高效的辐射防护设备，可以有效降低辐射泄漏的风险。

核电关键材料范文一、反应堆材料1.燃料元素：核电站的燃料元素主要是铀、铀-钚和铀-铀燃料。

这些燃料元素需要具备高温抗辐射、稳定性和易于加工的特点。

此外，还需要考虑核燃料的回收和处理问题。

2.燃料包壳：燃料包壳是保护燃料元素的关键组件，需要具备高温抗辐射和耐腐蚀的特点。

常用的包壳材料有锆合金、不锈钢和镍基合金。

3.反应堆压力容器：反应堆压力容器是核电站的核心组件，负责容纳反应堆燃料和冷却剂，并承受高温和高压。

常用的压力容器材料有低合金钢和不锈钢。

二、冷却剂材料1.轻水反应堆：轻水反应堆使用水作为冷却剂，因此需要具备耐高温和高压的特性。

常用的材料有不锈钢、钛合金和镍基合金。

2.重水反应堆：重水反应堆使用重水作为冷却剂，因此需要具备耐腐蚀和抑制中子吸收的特性。

常用的材料有铝合金、锆合金和镍基合金。

三、辅助设备材料1.冷却塔：冷却塔用于将核电站中发热的冷却剂冷却至环境温度。

常用的材料有水泥、钢筋和玻璃钢。

2.控制棒：控制棒用于控制核反应堆的输出功率，需要具备较高的耐辐射性和热导性能。

常用的材料有铜-铌合金、不锈钢和锆合金。

未来的发展趋势：1.开发高温材料：随着核电站的发展，对高温材料的需求也越来越大。

目前正在研发的高温材料主要包括碳化硅、碳化钨和氮化硼等。

2.创新防腐材料：核电站中的材料容易受到腐蚀，因此需要开发新的防腐材料。

目前的研究方向包括氧化铝涂层、陶瓷材料和高温合金等。

3.提高材料性能：随着科技的进步，可以通过改变材料的原子结构和添加适量的合金元素来提高其性能，例如提高材料的强度、导热性和耐辐射性。

总之，核电关键材料是实现核能产生和控制的基础，对核电站的运行稳定性和安全性起着关键作用。

随着核能的广泛应用和技术的不断进步，核电关键材料的研究和开发将成为核能领域的重要课题。

反应堆压力容器反应堆压力容器固定和包容堆芯及堆内构件，使核燃料的裂变反应限制在一个密封的空间内进行。

它和一回路管道共同组成高压冷却剂的压力边界，是防止放射性物质外逸的第二道屏障之一。

2.3.1 结构反应堆压力容器由筒体和顶盖两部分组成，材料采用Mn-Ni-Mo低合金钢，其成份为：C ≤0.25%，Mn—1.5%，Ni—0.4～1.0%，Mo—0.6% 。

容器内壁堆焊一层大于5mm厚度的不锈钢。

1．压力容器筒体筒体由一个带螺栓螺纹孔的法兰、一个焊有6个冷却剂进出口管嘴的环形段、两个环形段、一个过渡段和一个半球形下封头焊接而成，如图2.20所示。

图2.20 反应堆压力容器(1) 筒体法兰在筒体法兰上钻有58个螺孔，用以安装螺栓与顶盖密封。

其中3个螺孔可安装导向杆，以便在吊装顶盖时对中。

在法兰外侧焊有环形密封台肩，它起着支承密封环的作用，防止在装卸核燃料时反应堆水池内的水流进反应堆堆腔。

在法兰内侧有悬挂吊篮的台肩，上面开有4个定位键槽。

(2) 带管嘴的环形段每一条环路的进、出口管嘴相隔50︒夹角，每一对管嘴沿压力容器的周围成120︒对称分布。

在出口管嘴的内侧有一凸环，与吊篮的管嘴相接。

管嘴的外端焊了一段不锈钢安装端，这样采用同种材料允许在现场把一回路管道与压力容器焊接成一体。

在6只管嘴底部均设有支撑座，以便把压力容器放在它的支承结构上。

(3) 环形段在压力容器带管嘴环形段的下面是对应堆芯高度的环形段，它由两段对接焊接的筒体所构成。

在环形段下方内侧焊有4个因科镍导向键槽，它与吊篮导向键相配，用来限制吊篮径向位移。

(4) 过渡段过渡段把半球形的下封头和容器的筒体段焊接起来。

(5) 下封头它是由热轧钢板压成的半球形封头，下封头上焊有50根因科镍套管，堆内中子通量测量导管通过它们进入压力容器。

2．压力容器顶盖它由半球形顶盖和上法兰焊接而成。

(1) 顶盖由钢板热压成半球形，在顶盖上焊有三只吊耳、一根排气管、61个控制棒驱动机构管座、4个热电偶管座和控制棒驱动机构通风罩法兰。