海水淡化反應(yīng)堆裝置簡介

本詞條由“科普中國”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項目 審核 。

中文名稱

海水淡化反應(yīng)堆裝置

英文名稱

nuclear desalination unit

定　　義

利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱能使海水脫鹽轉(zhuǎn)化為淡水的裝置。其大多是壓力和溫度較低的輕水堆，但對安全性的要求更高。

應(yīng)用學(xué)科

電力（一級學(xué)科），核電（二級學(xué)科）

1.每個燃料棒外面有錫鋯合金的保護殼，為第一層保護；

2.反應(yīng)堆中有控制棒，可以完全切斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；

3.整個反應(yīng)堆在一個鋼制的保護殼內(nèi)，為第二層保護；

4.每個機組又還有一個鋼筋混凝土內(nèi)襯鋼板的保護罩內(nèi)，為第三層防護；

5.最外面是廠房建筑，保護作用較小。

一般說來，反應(yīng)堆保險裝置會建在反應(yīng)器的上部，以燃料棒的形式將燃料充分吸收并發(fā)生反應(yīng)，并當(dāng)燃料的溫度達到熔點溫度時將燃料排出。因此反應(yīng)堆保險裝置的問題就是如何控制好反應(yīng)堆燃料棒的問題。下面來說明燃料棒的保險裝置。

第一，燃料芯塊：為燒結(jié)形成的二氧化鈾，大致長這個樣子：高13mm，直徑大致8mm的正圓柱體；由于核反應(yīng)的裂變、衰變主要（或者說全部）是在芯塊內(nèi)進行的，所以燒結(jié)的二氧化鈾結(jié)構(gòu)具有容納、搜集這些放射性產(chǎn)物的作用，也因此被認為是第一層保護；此外，核反應(yīng)在經(jīng)行過程中會產(chǎn)生裂變氣體以及本身原子核數(shù)目的增多會使得燃料芯塊發(fā)生腫脹和密實化現(xiàn)象，因此在燒結(jié)過程中會加入制孔劑來容納這部分氣體和減輕密實化現(xiàn)象；在兩端采用淺碟形加倒角的結(jié)構(gòu)，這是因為燃料內(nèi)部存在溫度梯度，導(dǎo)致膨脹不均——內(nèi)部膨脹較多，而外部膨脹較少，采用淺碟形結(jié)構(gòu)可以補償中心處較大的膨脹量；如圖1所示為AP600中所使用的燃料芯模型。

第二，多個芯塊堆疊形成一個長近4m的燃料棒——燃料棒外殼（包殼）采用鋯合金冷拉制成：

具體的壁厚考慮兩點：1.在整個壽期內(nèi)吸氫量不得超過容許值；2.包殼的腐蝕量不得大到破壞包殼材料的完整程度；此外，考慮到其他安全裕量以及水力震動引起的撓曲，熱應(yīng)力等決定最終的壁厚；在燃料芯塊與包殼之間有一層氣隙，一般充填3Mpa的氦氣，一來用于補償芯塊的熱膨脹與腫脹；二來用以平衡包殼管的內(nèi)外壓差（反應(yīng)堆內(nèi)的運行壓力一般是15Mpa），防止包殼管形變和改善燃料芯塊到包殼之間的導(dǎo)熱，同時可以容納一部分裂變氣體；在壽期終了時，包殼管內(nèi)的氦氣加上裂變氣體同外面的冷卻劑壓力大致相當(dāng)；此外，為了限制芯塊在燃料元件內(nèi)的晃動，一般在軸向空腔中裝入壓緊彈簧。

第三，多個燃料棒組成一個17×17的燃料組件：（星形架下方夾的是控制棒，控制棒插進燃料組件當(dāng)中，根據(jù)需要可以使控制棒脫開或者下插）在長度方向一般采用八層格架夾住用于定位；對于每一層格架，一邊采用彈簧片施力，另一邊采用剛性凸起，二者共同作用將燃料棒定位于中心位置；對于高通量區(qū)的燃料組件，會在每層格架上采用攪混翼片用于改善換熱；在一個17×17的組件中，一般有24個柵元為控制棒的插入與提出提供導(dǎo)向作用；控制棒組件的數(shù)目能夠保證：在緊急停堆時如果有一組反應(yīng)性當(dāng)量最高（最頂事兒的）的組件不能動作亦能安全停堆（卡棒準(zhǔn)則），而在電站運行時能按適當(dāng)?shù)墓β史植伎刂品磻?yīng)堆；在燃料組件中心位置上布置通量測量管來對堆內(nèi)活動進行實時的監(jiān)控。

取水系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、海水淡化脫鹽系統(tǒng)、能量回收系統(tǒng)、化學(xué)清洗系統(tǒng)、化學(xué)加藥系統(tǒng)以及裝置供配電及自控系統(tǒng)。