第八章低溫核供熱堆

第八章低溫核供熱堆1第一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期四核能供熱是利用核反應(yīng)堆生產(chǎn)的能量直接供熱。它可以用這種能量單純供熱，也可以用綜合利用。如熱電聯(lián)供。核能供熱是核能應(yīng)用的一個重要方面。目前約有70%一次能源用于供熱，而核能供熱的優(yōu)點是環(huán)境污染小，燃料運輸量小，因此核能供熱的市場前景十分廣闊的。應(yīng)用核能供熱方式有兩種：第一種是在發(fā)電的同時采用抽氣供熱，這與常規(guī)熱電廠相似。這種方式從有效利用燃料角度來分析，經(jīng)濟性較好。但是核供熱電站一般蒸汽參數(shù)較低，相應(yīng)的汽輪發(fā)電機效率低，設(shè)備大，相應(yīng)的熱效率低于燒有機燃料的供熱電站。第二種為建造單純核供熱站，即建造只產(chǎn)生低壓蒸汽和熱水而不發(fā)電。則反應(yīng)堆不必采用高溫高壓，只有1.5～2.0兆帕，甚至更低壓力。這樣反應(yīng)堆等一回路系統(tǒng)設(shè)備管道的制造安裝容易成本低。另外，核供熱站低溫低壓，安全可靠，可以建造在熱用戶附近，降低熱管網(wǎng)投資，直接向市區(qū)供熱。第二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期四世界已有的主要低溫供熱堆型（1）殼式一體化自然循環(huán)壓水堆，如前蘇聯(lián)設(shè)計的AST－500，其熱功率為500MW，工作壓力為2.0兆帕；（2）池式核供熱堆，如加拿大建成的SLOWPOKE堆熱功率2000千瓦。反應(yīng)堆為池式常壓；自然循環(huán)，冷卻水出口溫度為80℃，在熱交換器處被冷卻劑50℃后通用反應(yīng)堆，熱利用率可達50%。(3)瑞典的ASEA公司也設(shè)計成類似的供熱站。(4)德國西門子公司發(fā)展一種微沸騰式供熱堆KWU－200以及壓水式供熱堆HERE-300.(5)瑞士：發(fā)展了三種類型的供熱反應(yīng)堆：氣冷式，殼式，深水池式（6）法國開發(fā)了THERMOS型反應(yīng)堆第三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期四一座20萬千瓦的低溫核熱站可以滿足500萬平方米的建筑面積供暖。每年節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤30萬噸，減少1億多萬噸公里的運輸量。同時減少排放煙塵。我國自行設(shè)計建造的第一座低溫核供熱模式堆采用深水池式低溫供熱堆，熱功率為5MW，池表面為常壓，冷卻水溫度可達114℃，向熱網(wǎng)提供90℃左右熱水，該核供熱站已于1989年建成運行。目前我國已設(shè)計殼式一體化自然循環(huán)核供熱堆。其熱功率為200MW，工作壓力為2.5兆帕，反應(yīng)堆堆芯和主熱交換器均布置在壓力殼內(nèi)。系統(tǒng)壓力由壓力殼內(nèi)上部空間中氮氣和水汽混合物壓力維持。由于該堆采用了一體化、自穩(wěn)壓、全功率自然循環(huán)冷卻，控制棒動壓水力驅(qū)動，雙層結(jié)構(gòu)及非能動安全系統(tǒng)等措施。具有優(yōu)異的固有安全特性，因此該堆可以建造鋼密的居民區(qū)附近。第四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期四5MW低溫核供熱堆特點自1986年，功率為5MW的模擬試驗殼式供熱堆升始動工興建，至1989年建成并投入遠行，向周圍的建筑物供暖，成為世界上第一座投入運行的殼式堆核供熱站，總使用面積1500平方米。第五頁，共十五頁，編輯于2023年，星期四5兆瓦低溫核供熱堆具有一體化布置、自穩(wěn)壓、全功率自然循環(huán)冷卻、非能動余熱排出、采用新型水力驅(qū)動控制棒設(shè)置中間回路等先進的技術(shù)特點。在該堆上先后開展了供熱堆運行特性研究，熱電聯(lián)供實驗研究，核能低溫制冷實驗研究，核能海水淡化實驗研究等

第六頁，共十五頁，編輯于2023年，星期四一體化布置和分置式布置第七頁，共十五頁，編輯于2023年，星期四5兆瓦低溫核供熱堆是一體化自然循環(huán)殼式輕水核反應(yīng)堆，其熱功率為5000千瓦，堆芯高度為0.69米，堆芯當(dāng)量直徑0.57米，堆芯功率密度24千瓦/升，共裝有16盒燃料組件，燃料棒直徑10毫米，總數(shù)1292根，燃料加濃度為3%；二氧化鈾總裝載量507.8千克，包殼材料為鋯－4合金，反應(yīng)堆裝有13根b4控制棒。低溫供熱堆共有3個熱工回路，主回路壓力1.47兆帕，溫度186/146.6℃，中間回路壓力1.67兆帕，溫度142/102℃，熱網(wǎng)壓力0.49兆帕，溫度90/60℃。該反應(yīng)堆設(shè)有21個主系統(tǒng)和35個子系統(tǒng)，共含工藝設(shè)備319臺，電器設(shè)備132臺以及各種閥門、儀表達千余件。第八頁，共十五頁，編輯于2023年，星期四低溫核供熱堆系統(tǒng)設(shè)備1冷卻劑堆內(nèi)流程23回路系統(tǒng)3燃料組件設(shè)計特點4壓力容器，安全殼5主換熱器設(shè)備第九頁，共十五頁，編輯于2023年，星期四低溫核供熱堆安全特性1負(fù)溫度反饋系數(shù)2一體化自穩(wěn)壓設(shè)計3自然循環(huán)冷卻4雙層殼結(jié)構(gòu)5設(shè)置隔離回路6運行參數(shù)低，熱慣性大7可靠棏停堆系統(tǒng)8系統(tǒng)簡單，操作方便第十頁，共十五頁，編輯于2023年，星期四200MW低溫堆第十一頁，共十五頁，編輯于2