核电厂的主要建筑——安全壳
来源:中国核电信息网 发布日期:2010-09-07
反应堆安全壳在核电厂中是最关键的、形状和功能上最具特色的建筑物。它是保护公众不受裂变产物释放影响的最外层屏障。除类似英国石墨慢化气冷反应堆和改进型气冷反应堆以及苏联一些设计外,所有运行反应堆都是封闭在这种壳体内,按照设计成能抵抗假想主系统的破坏产生的压力的。甚至冷却剂为一个大气压的钠冷却反应堆一般也设置安全壳。
如前所见,开始时球形安全壳是核能发电的象征。在气冷堆设计中一度对反应堆压力容器的合理信赖引导工程师们要节省在他们看来是不必要的保护物安全壳。然而他们很快就觉得有必要通过设计抵抗任何假想破坏采用预应力混凝土反应堆容器以增强他们的信心。另一方面轻水反应堆设计主系统是封闭在一个钢的或混凝土的安全壳中。在美国和西德,压水堆安全壳一般采用球形,钢制,放在一个混凝土建筑内,这个建筑物有时作为球形壳的屏蔽。不过,最普通的形式是在一钢筋混凝土或预应力混凝土圆柱壳上加一圆顶。沸水反应堆则设置两层安全壳,仅里面一层设计成能抵抗高压。特有的灯泡形发展成较大圆柱形的设计,而且以钢筋混凝土代替了早期模式使用的钢材。全部设施放在一个通常形状象平行六面体的密闭建筑中,就是这一特征显示了沸水反应堆以众所周知的外观。密封性要求也延伸至汽轮机厂房,作为放射性蒸汽泄漏的情况下的一种保护措施。在西方,压力管式反应堆是放在一个密封的压力容器中的。苏联自第一个轻水冷却石墨慢化堆(RBMK)后就已改变安全壳的设计。原来一个壳里一个堆,后改为壳内有多个隔间。切尔诺贝利(Chernobyl)事故暴露了这种布置的缺点。
将反应堆放在地下室中已作过少量试验,例如舒兹和卢森斯(Lucens)。但这种布置引起的问题有些还不能解决。
法国安全壳设计的发展如下,在马库尔、希农3号、圣洛朗及布热的气冷反应堆只设钢框架支撑的简甲—钢档板而不设外安全壳。安全壳的功能由反应堆容器本身提供:钢衬里保证密封,预应力混凝土容器承压。希农l号向第一个钢反应堆容器转换是通过设置一个外层球形安全壳实现的,考虑到第二个钢反应堆容器没有必要,在舒兹、希农2号设置敷有钢衬里的地下室来保证密封。在法国,建造的其它动力反应堆都是罩在直的圆柱形预应力或钢筋混凝土安全壳中。
法国90万千瓦压水堆具有锚固到预应力混凝土上的钢衬里,预应力混凝土设计成能承受第二道裂变产物屏障(即土回路)的假想破环所形成的压力。已对130万千瓦和145万千瓦机组提出双安全壳设计。内安全壳设计成能抵抗最严重事故的压力,由无钢衬里的预应力混凝上制成。为保护内安全壳不受外部危害而设置一外层钢筋混凝土安全壳。两层安全壳之间环形空间经常保持负压,它是万一安全壳内发生放射性产物释放时的附加保护。
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