[科普中国]-重水冷却剂

重水

氘和氧组成的化合物，分子式 ，相对分子质量20.0275，比水（ ）的相对分子质量18.0153高出约11%，因此叫做重水。在天然水中，重水的含量约占0.02%。由于氘与氢的性质差别极小，因此重水和普通水也很相似。

用重水即氧化氘作为慢化剂的核反应堆被称为重水反应堆，或简称为重水堆现在的反应堆几乎都利用热中子，因此慢化剂是反应堆不可缺少的组成部分慢化剂与中子碰撞使中子亦即减少中子的数量的话，便失去了意义。所以，重水是非常优异的慢化剂，它与石墨并列是最常用的慢化剂。

常用的冷却剂分气体和液体两类。液体冷却剂具有热导率高、蒸气压低的特点。重水也是核电站常用的冷却剂。1

冷却剂冷却剂又称载热剂，其作用是将核反应过程中产生的巨大热量及时导出，以保证核反应能够安全有序地进行。

有时冷却剂和慢化剂用同一种物质。

反应堆可以采用重水、普通水、二氧化碳和有机物作冷却剂。2

理想的冷却剂具有以下性能：

(1)良好的核特性，即中子吸收截面小，因辐照面形成的感生放射性弱；

(2) 良好的热物理性能，比热大，导热系数大，熔点低，沸点高，饱和压力宜低；

(3)密度高、粘度小；

(4)良好的辐照稳定性和热稳定性，与结构材料的相容性要好（即不致发生使结构材料性能变坏的物理作用或化学反应），成本低，使用方便等。

重水堆核电站重水堆核电站就是用重水作为核反应堆的慢化剂和冷却剂，用量可达上百吨。尽管世界上的核电站多数采用压水堆型，即用高压水作慢化剂和冷却剂的核反应堆，但是用重水作为慢化剂更有“特色”。因为在热中子反应堆内，要使裂变产生的快中子减速为热中子，提高裂变反应的几率，对慢化剂的要求是对中子有较高的散射截面和低的吸收截面。再说，要将反应堆内因核裂变产生的热量导出堆外，反应堆使用的冷却剂要求具有良好的传热性和流动性，且具有高沸点、低熔点、泵送功率低，对热和辐射有良好的稳定性，在反应堆系统下不产生腐蚀，中子俘获截面小。由于重水的热中子吸收截面比氢小得多，因此许多国家都选用重水作为反应堆的慢化剂和冷却剂，建立了许多重水堆核电站。3

重水渗漏监测系统简介在研究堆和核电站中，重水不管是作为冷却剂还是慢化剂，为确保反应堆的安全稳定运行，同时考虑到经济性和减少放射性泄漏，实时监测反应堆重水的渗漏状态，保持其压力边界的完整性非常重要。渗漏监测点主要设置在重水系统各工艺管道、设备法兰连接处、工艺间地坑、地漏处以及堆池部件双道密封处、堆水池钢衬里焊缝处等。

20世纪80年代前，在中国第一座重水研究堆和阿尔及利亚和平堆中，重水渗漏监测系统经过多年应用经验积累，发现该系统具有诸多的局限性，比如绝缘材料的吸潮性，导致误报率高。随着现代工业化的发展以及数字化监控系统的应用，在继承传统渗漏监测系统设计经验的基础上，对其进行优化非常必要。本文主要描述重水渗漏监测系统的优化及其应用，包括渗漏探测器的优化结构材料和安装方式，渗漏机柜的强大功能及其结构布置，实现了经典监测模式与高新科技(DCS监控系统)的结合，使运行人员及时掌握反应堆渗漏监测系统工作状态，极大地方便了系统维护，提高了可靠性，降低了误报率。

原理重水渗漏探测基本原理是采用双探针法，当双探针未探到渗漏液时，双探针开路;当探测到渗漏液时，由于有一定导电能力的渗漏液将两探针连通，其阻值将发生明显的变化，该电阻值的变化可通过一个“中间转换器”将电阻的变化量转换成一个开关量输出，至报警系统发出报警信号。

重水渗漏监测系统按功能由渗漏探测器、渗漏信号/电信号的转换单元、信号输出单元、电源组件和监控系统等部分构成，其构成原理如图所示。

渗漏探测器主要实现渗漏状态到电阻信号的转换，通过探测器实现渗漏信号的检测。当系统渗漏监测点没有发生渗漏时，探针间开路状态，绝缘电阻非常大;当有渗漏时，漏液将两探针导通，其电阻明显下降。渗漏探测器将渗漏电阻信号送至渗漏信号/电信号的转换单元。双探针式渗漏探测器可以用特制的开路导电材料制成，也可以用互相绝缘的双芯线制成。4