1.2 堆型简介

1.压水堆

慢化剂：水；冷却剂：水。

主要参数：一回路压力15.5MPa左右；一回路冷却剂出口有15~20℃的过冷度。

主要结构：

燃料元件：棒状燃料元件，直径约10mm，长度3~4m，用锆合金做包壳，燃料为二氧化铀芯块。

燃料组件：燃料棒排列成正方形的栅格组成燃料组件，15*15、17*17；定位格架固定燃料棒，每隔0.4~0.5m一个；定位格架上有混流片，增强冷却剂的横向搅浑，改善传热效果。

控制棒：棒束型结构，用银-铟铬合金制作控制棒。

堆芯：燃料组件按照一定的布置排列在一起，用上下栅格板固定，组成堆芯。

稳压器：建立和维持反应堆冷却剂的压力，立式圆筒型高压容器，上部为蒸汽空间，下部为水空间。下部通过波纹管将稳压器与冷却剂循环回路连接起来。当冷却剂发生膨胀或收缩时，冷却剂可以通过波纹管自由地从循环回路流入稳压器，或从稳压器返回循环回路。

2.沸腾堆

慢化剂：水；冷却剂：水。

与压水堆区别：无蒸汽发生器、堆芯中的水处于保护沸腾状态。

工作流程：进入堆芯的冷却水非常接近于保护温度，堆芯的大部分热量用来产生蒸汽，从堆芯流出的汽水混合物进入汽水分离器和干燥器，分离出的饱和蒸汽直接进入汽轮机。

特点：

（1） 安全性较高（省去了蒸汽发生器）；

（2） 蒸汽温度和压力较高，反应堆出口冷却剂处于饱和温度，不存在蒸汽发生器一、二次侧的传热温差；

（3） 冷却剂堆内循环是由喷射泵推动的；喷射泵布置在堆芯外围，外置的循环水泵推动冷却剂在喷射泵入口产生狗爱上射流，带动汽水分离器出来的饱和水和循环回路返回的给水在堆内循环。

（4） 控制棒从压力壳底部插入。堆芯下部冷却剂含量比上部小，没有控制棒时下部的反应性高，功率密度大。

3.重水堆（CANDU）

慢化剂：重水；冷却剂：重水

特点：

优势：重水的中子吸收截面小，可以采用天然铀作为燃料。

缺点：慢化能力低，慢化剂需求量大；使用天然铀，堆芯体积比压水堆大十倍；重水提取费用大；要求不停堆换料，（后备反应性不足）。

CANDU主要结构特点：

(1) 慢化系统和冷却系统分开，慢化重水放在低压的卧式圆筒形排管容器内；

(2) 燃料元件采用短棒式元件，包壳厚度0.38mm；

(3) 冷却剂系统由两个环路组成，布置在反应堆两侧。反应堆冷却剂由主泵送经压力管，把核燃料裂变释放的热量带出堆芯，通过蒸汽发生器传给二回路工质。

4.气冷堆

冷却剂：氦气（气体）；慢化剂：石墨

发展历程：第一代气冷堆是英法两国建造的美诺克斯气冷堆，镁合金制作包壳，金属天然铀作燃料，加压的二氧化碳作冷却剂。冷却剂出口我呢度只有400℃，电厂效率为30%左右。但由于它的基建成本大，热效率低、发电成本高，所以中途停止发展。

第二代：不锈钢作包壳，二氧化铀作燃料，改进了耐高温性能。由于结构材料的中子吸收截面增加，必须使用2%~3%低富集度铀，冷却剂出口温度可以提高至650℃。由于二氧化碳对结构材料的腐蚀作用，及其传热性能差等特点。

第三代：高温气冷堆，氦气作为冷却剂，石墨作慢化剂，高富集度的氧化铀作为燃料。燃料为颗粒状，堆芯结构可为柱状和球状。柱状元件，它是一个个截面呈六角形的石墨块。

球状堆芯为直径约为125px的球形燃料元件，它是将涂敷燃料颗粒与石墨的混合体封装在空心的石墨球中。气体从上至下流经堆芯。

优点：固有安全性高，由于慢化剂和冷却剂的使用，中子吸收率好，燃料转化比高；热效率高，冷却剂不与其他物质发生反应，石墨耐高温，冷却剂出口温度可以达到700~950℃。

5.钠冷快堆

冷却剂：传热能力强，中子慢化能力小的流体（液体钠、高压氦气）

特点：将U-238转化为Po-239,使核燃料利用率大大增加。

燃料元件：燃料棒直径约6mm,长度约2~3m。包壳使用不锈钢，装有二氧化铀芯块。

金属燃料棒的增值性能比氧化燃料好，但金属燃料辐照肿胀严重，限制元件寿命。在高温下，燃料与包壳之间成分相互扩散，产生共晶效应，使包壳熔点降低，限制冷却剂出口温度。

堆芯结构形式：

（1） 池式：堆芯、泵、中间换热器都放在一个池内。

优点：回路简单，设备布置紧凑、发生冷却剂丧失事故的可能性小；

缺点：维修困难；

（2） 壳式：把堆芯单独放在一个壳体内，泵和中间换热器都放在壳体外，它们之间用管道连接。

优点：维修方便；

缺点：增加了管道破裂、造成冷却剂丧失事故的可能性