[科普中国]-重水堆

简介

重水堆核电站是发展较早的核电站，有各种类别，但已实现工业规模推广的只有加拿大发展起来的坎杜型（CANDU型）压力管式重水堆核电站。1

目前已实现将回收铀燃料全堆装入商用重水堆上应用。2

CANDU特点CANDU型堆的特点是堆心使用压力管(代替压水堆的压力容器)，用重水作为慢化剂和冷却剂,以天然铀作燃料，采用不停堆更换燃料。3

反应堆本体为一水平放置的筒形容器（称排管容器），里面盛低温低压的重水慢化剂。容器内贯穿有许多根水平管道（压力管），其中装有燃料棒束和作为冷却剂的高温、高压重水。3由主回路水泵输送冷却剂，经过燃料管道，把燃料发出的热量带出堆心，然后经过蒸汽发生器，加热二次侧的轻水使其产生蒸汽，以供给汽轮机－发电机组，使热能转换为机械能，机械能转换为电能。排管容器由超低碳不锈钢制造，压力管由锆－铌合金制造。整个排管容器连同其内容物置于带不锈钢衬里的混凝土堆室中。堆室内充以轻水，作冷却和屏蔽用。

冷却循环冷却剂、慢化剂循环 蒸汽发生器和主回路水泵安装在反应堆的两端，以便使冷却剂自反应堆的一端流入反应堆堆心的一半燃料管道，另一端则以相反的方向流入另一半燃料管道。冷却剂系统设有一个稳压器，以维持主回路的压力，使重水不致沸腾。慢化剂系统的温度较低，它也设有循环泵和热交换器。它把高温燃料管道传给慢化剂的热量及重水与中子和γ射线相互作用产生的热量带出堆心，以提高反应堆的物理性能。

燃料棒重水堆的燃料是天然的二氧化铀压制、烧结而成的圆柱形心块。若干个心块装入一根锆合金包壳管内，两端密封形成一根燃料元件。再将若干根燃料元件焊到两个端部支撑板上，形成柱形燃料棒束。元件棒间用定位隔块使其隔开。

燃料更换在反应堆的两端各设一台遥控操作的换料机。当某根压力管内的燃料需要更换时，一台换料机处于装料位置，另一台则处于卸料位置。处于装料位置的换料机内装有新的燃料棒束,由逆冷却剂流向推入,堆内相对应压力管道内的乏燃料棒束即被推入另一端处于卸料位置的换料机内。整个操作由电子计算机来完成，可实现不停堆换料。

控制CANDU型重水堆的反应性控制是由下列装置实现。它们从顶部垂直穿过反应堆容器。①调节棒：由强中子吸收体构成，用于均衡反应堆中心区的功率分布，使反应堆的总功率输出最佳。②增益棒：由高浓铀代替强中子吸收体，用来补偿氙中毒所引起的反应性下降。③区域控制棒：由一些可充轻水的圆柱形隔套组成。④停堆系统：由两组停堆系统组成。一组停堆系统是由能快速插入反应堆堆心的强中子吸收棒组成；另一组停堆系统是将吸收中子的溶液注入慢化剂或注入堆心的一些管中，也可以把慢化剂排空。