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核史丨固若金汤的核电厂是怎样炼成的

2018-08-23 10:41来源:核史钩沉作者:另类核史关键词:核电厂安全壳反应堆收藏点赞

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根据其结构材料、形状和工作原理,安全壳可以有不同的分类方式。现代大型核电厂的安全壳,是一个内径约40米、壁厚约1米、高约60~70米的庞然大物,结构材料一般有钢结构、钢筋混凝土或者预应力混凝土。对于混凝土安全壳,一般在内壁包覆一层钢作衬里,防止气体泄漏。在最新的三代核电如AP1000和EPR中,则设计有双层安全壳,外层是混凝土,用以保护反应堆免遭外部飞射物撞击,内层是钢结构,用以抵御内部压力威胁。

AP1000非能动安全壳冷却系统

在早期的压水堆核电厂设计中,大部分安全壳是预应力混凝土构成的圆柱形结构。相比于张力,混凝土材料具有很好的抗压强度,因此安全壳做成圆柱状,其顶部向下作用的重力可以有效抵御压力突然升高情况下引起的张应力。随后,由于球体是最佳承压结构的缘故,也建造了很多近似于球形的安全壳。现代的大多数压水堆核电厂安全壳,则往往是球体与圆柱体的混合体,四周做成圆筒形,顶部是半球形。

美国三里岛核电厂圆柱形安全壳

德国格拉芬莱茵菲尔德核电厂球形安全壳

美国印第安纳角核电厂圆柱形和半球形结合的安全壳

在全球核电市场上占绝对优势的轻水堆核电厂,按照工作原理划分的话,其安全壳可分为两大类:

一类是大容积式安全壳,依靠大空间来对付事故情况下蒸汽产生的压力和温度挑战,包括压水堆的大型干式安全壳和负压安全壳两种类型;

另一类是非能动抑压式安全壳,利用吸能介质(冰或者水)来吸收事故情况下释放的能量,包括压水堆的冰冷凝器安全壳和沸水堆的Mark III和III型安全壳四种类型。

也就是说,在这六种安全壳中,压水堆和沸水堆各占一半,而大型干式安全壳占据了主导地位。另外,所有这些类型的安全壳都包括能动的冷却系统,比如喷淋系统和通风冷却系统等,以便在事故情况下提供额外的冷却和抑压能力。

典型的大型干式安全壳示意图

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