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壓水堆相對于沸水堆的優勢在哪里?

2022-04-26 16:38    控制棒  壓水堆  沸水堆

福島核電站是沸水堆,而我國基本上都是壓水堆,比沸水堆多一個回路。壓水堆相對于沸水堆另一個優勢就是控制棒的插入方式。


很多朋友都擔心核電站的安全性。特別是有了福島核電站的例子。

福島核電站是沸水堆,而我國基本上都是壓水堆,比沸水堆多一個回路。沸水反應堆是核裂變會產生熱能,直接使水沸騰,變為高壓蒸汽,從而驅動渦輪機。蒸汽經過渦輪機后再冷卻,循環使用。

當時地震壞了反應堆的主要供電線路,這時備用電源和柴油發動機也立刻啟用,冷卻系統保住了。不幸的是,接踵而來的十五米高的海嘯使海浪沖進核電站內部,柴油發動機和互聯供電失去作用。這里面的關鍵是東京電力為了節約成本,所鑄的堤壩扛不住十五米的海浪,人禍成分居多。

沸水堆壓力遠低于壓水堆壓力,因為壓水堆內水是液相,壓力很高。而沸水堆是將水直接加熱為蒸汽,因此在系統設備、管道、泵、閥門等的耐高壓方面的要求低于壓水堆。壓水堆由于壓力高,且多了蒸汽發生器、穩壓器等設備,技術性能要求及造價都要高許多。但正是由于壓水堆一、二回路將放射性冷卻劑分開,因此安全性高于沸水堆。

壓水堆相對于沸水堆另一個優勢就是控制棒的插入方式。

核反應堆中的燃料棒被控制棒分散隔開著,要想讓核燃料的“火勢”減弱或加強,可通過調整控制棒在核反應堆里的高度來實現,插入得越深,“吃”掉的中子越多,拔出的越高,產生的中子越多;要想關閉核反應堆,只需把足夠量的控制棒插入到核反應堆里即可。

沸水堆由于堆芯頂部要安裝汽水分離器等設備,故控制棒需從堆芯底部引入。控制棒插入的深淺可以控制中子俘獲的速率,進而影響反應堆內鏈式反應的強弱。

就是說事故時,控制棒需要從下向上插入,阻斷鏈式反應。沸水堆在故障時,停堆過程中一旦喪失動力,就會停在中間某處,可能導致臨界事故發生。

而壓水堆為棒束型控制棒,從堆芯頂部進入堆芯,如果出現機械或者電氣故障,控制棒可以依靠重力落下,一插到底,阻斷鏈式反應。

我國第三代核電站普遍有非能動安全技術非能動技術是在傳統成熟壓水堆核電技術的基礎上,充分利用固有的自然規律,如物質的重力、慣性以及流體的自然對流、擴散、蒸發、冷凝等,使安全系統“非能動化”。

比如非能動安全殼輔助冷卻系統,通俗的講就是,通過把水放在高位,一旦發生事故,水會在重力的作用下流到反應堆堆芯或安全殼表面,自動冷卻堆芯,同時對安全殼殼體實施外部噴淋形成冷卻水膜,降低安全殼內的壓力和溫度,保證安全殼這道安全屏障不受損壞。

有了這些安全措施,基本可以保障核電站不發生事故。國家核安全局官網已公開26起核電廠發生的運行事件,其中2019年14起、2020年12起。低于美國、法國等許多國家。

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