切尔诺贝利核电站的基本构造

1.切尔诺贝利核电站的RBMK-1000核电机组采用了前苏联独特设计的大型石墨沸水反应堆。
2.该反应堆使用石墨作为慢化剂,石墨砌体的直径为12米,高度为7米,重量约为1700吨。沸腾轻水被用作冷却剂,在压力管内穿过堆芯并被加热至沸腾。
3.堆芯石墨砌体中间的孔道内可以装入1680根燃料管。反应堆采用双环路冷却系统,每个环路与堆芯840根燃料管的平行垂直耐压管相连。
4.堆芯入口处的冷却剂温度为270℃,进入燃料管道后向上流动,被加热至局部沸腾,然后汇集到一边的两个四个汽包中。汽包中的蒸气直接进入汽轮机厂房,两个环路各自驱动一台汽轮发电机组(一组堆对应两台机),各自产生额定功率一半的电能(4号堆为7号和8号汽轮发电机组提供蒸汽)。
5.切尔诺贝利核电站RBMK反应堆的堆芯堆体结构与苏联石墨生产堆衡枣的结构极为相似。从照片中可以看出,反应堆厂房只是一个没有门窗的“密封厂房”,而没有“安全壳”。由于反应堆是压力管式,由压力管承压,石墨砌体直径较大,因此没有压力壳。
6.1986年4月26日发生灾难性事故的是核电站4号机组,该机组于1983年12月建成并投入运行。在1986年4月25日之前,它一直稳定运行在额定满功率下,计划于4月25日停堆进行检修。
7.RBMK石墨沸水堆设计中存在安全隐患,这是堆设计中留下的缺陷,也是这次事故的内在原因。不安全因素包括:在低功率下,堆处于不安全工况,因为冷却水可以沸腾产生空泡,而堆芯设计具有正的空泡反应性系数,空泡增加会导致反应性(功率)增加,进而导致空泡数量增加,堆可能会失控;冷却剂泵功能扰动或泵气蚀会导致空泡增加,在正空泡系数的情况下,会放大其效应,燃料通道的损坏可能引起局部闪蒸,引入局部正反应性,并在堆芯中快速扩展;在700℃左右运行的石墨,如果遇到水,将产生激烈的化学反应。

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