核蒸汽發(fā)生器功能作用

蒸汽發(fā)生器作為一回路主設(shè)備，主要功能有：

1、將一回路冷卻劑的熱量通過傳熱管傳遞給二回路給水，加熱給水至沸騰，經(jīng)過汽水分離后產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的干飽和蒸汽；

2、作為一回路壓力邊界，承受一回路壓力，并與一回路其他壓力邊界共同構(gòu)成防止放射性裂變產(chǎn)物溢出的第三道安全屏障；

3、在預(yù)期運(yùn)行事件、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故工況以及過度工況下保證反應(yīng)堆裝置的可靠運(yùn)行。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，蒸汽發(fā)生器能否安全、可靠的運(yùn)行，對(duì)整個(gè)核動(dòng)力裝置的經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性有著十分重要的影響。

據(jù)壓水堆核電廠事故統(tǒng)計(jì)顯示，蒸汽發(fā)生器在核電廠事故中居重要地位。一些蒸汽發(fā)生器的可靠性是比較低的，它對(duì)核電廠的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)效益有重大影響。因此，各國(guó)都把研究與改進(jìn)蒸汽發(fā)生器當(dāng)做完善壓水堆核電廠技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，并制定了龐大的科研計(jì)劃，主要包括蒸汽發(fā)生器熱工水力分析；腐蝕理論與傳熱管材料的研制；無損探傷技術(shù)；振動(dòng)、磨損、疲勞研究；改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少腐蝕化學(xué)物的濃縮；改進(jìn)水質(zhì)控制等。

按照工質(zhì)流動(dòng)方式：自然循環(huán)式、強(qiáng)迫循環(huán)式；

按傳熱管形狀：U型管、直管、螺旋管等；

按設(shè)備安裝方式：立式、臥式。

在壓水堆核電廠中廣泛使用的蒸汽發(fā)生器有兩種類型：一種是帶汽水分離器的飽和蒸汽發(fā)生器；一種是立式直管強(qiáng)迫循環(huán)型蒸汽發(fā)生器。在近代核電廠中，以前者應(yīng)用較廣。

幾種主要的蒸汽發(fā)生器：

在大亞灣核電站、嶺澳核電站均采用立式、自然循環(huán)、U型管式蒸汽發(fā)生器。從反應(yīng)堆流出的冷卻劑經(jīng)一回路熱管段由蒸汽發(fā)生器的下封頭的進(jìn)口接近進(jìn)入水室，然后在倒U型管束內(nèi)流動(dòng)，倒U型管的外表面與二回路給水接觸，傳熱給二回路水，并使其汽化，完成一、二回路間的熱交換。一回路冷卻劑攜帶的熱量傳給二回路后，溫度降低，再經(jīng)過過下封頭的出口水室和出口接管，流向一回路的過度管道然后進(jìn)入主泵的吸入口。

二回路的給水由蒸汽發(fā)生器的給水接管進(jìn)入給水環(huán)管，通過環(huán)管上的一組倒J形管進(jìn)入下筒體與管束套筒之間的環(huán)狀空間（即下降通道），與汽水分離器分離出的水混合后向下流動(dòng)，直至底部管板，然后轉(zhuǎn)向，沿著倒U型管束的管外（即上升通道）向上流動(dòng)，被傳熱管內(nèi)流動(dòng)的一回路冷卻劑加熱，一部分水蒸發(fā)成蒸汽。汽水混合物離開倒U型管束頂部繼續(xù)上升，依次進(jìn)入旋葉式汽水分離器和干燥器，經(jīng)汽水分離后，蒸汽從蒸汽發(fā)生器的頂部出口流向汽輪機(jī)做功，分離出來的水則往下與給水混合進(jìn)行再循環(huán)。

需指出的是，蒸汽發(fā)生器二回路側(cè)流體流動(dòng)是依靠自然循環(huán)驅(qū)動(dòng)的。管束套筒將二次側(cè)的水分為上升通道和下降通道。下降通道內(nèi)流動(dòng)的是低溫的水與汽水分離器分離出來的飽和水混合物，屬單相水（過冷水），而上升通道流動(dòng)的是汽水混合物，在相同的壓力下，單相水的密度大于汽水混合物的密度，兩者密度差導(dǎo)致管束套筒兩側(cè)產(chǎn)生壓差，驅(qū)動(dòng)下降通道的水不斷流向上升通道，建立自然循環(huán)。

1993年1月，美國(guó)特洛伊(Trojan)成為第一個(gè)因蒸汽發(fā)生器事故而永久性停堆的機(jī)組。1993年1月25日，載恩(Zion)核電站2臺(tái)機(jī)組又因蒸汽發(fā)生器的事故而提前停堆。

1989年法國(guó)的1300MW核電站，因蒸汽發(fā)生器管板上存在著金屬微粒，運(yùn)行中被氧化而引起傳熱管產(chǎn)生凹痕。

美國(guó)愛迪生公司印第安角2核電站是于2000年2月15日因蒸汽發(fā)生器管道破裂而停堆的。為了保證蒸汽發(fā)生器的可靠性，大亞灣核電站蒸汽發(fā)生器在每次換料停堆期間都要進(jìn)行機(jī)械清洗（采用法國(guó)SRA公司的機(jī)械清洗裝置）；

秦山核電站也于1998年7月第4次換料停堆后首次機(jī)械清洗了蒸汽發(fā)生器。機(jī)械清洗技術(shù)以美國(guó)的CECIL裝置為最先進(jìn)，能實(shí)現(xiàn)沖洗、檢查與外來物取出一體化。

用實(shí)驗(yàn)方法研究核結(jié)構(gòu)的目的，就是要通過對(duì)核結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，以及對(duì)已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，揭示出某些核結(jié)構(gòu)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，為檢驗(yàn)現(xiàn)有的各種理論，以及為提出新的物理思想以改進(jìn)現(xiàn)有的理論提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

高自旋態(tài)的研究是當(dāng)前核結(jié)構(gòu)研究中的前沿和熱門領(lǐng)域，目前（2013年），立足于利用國(guó)內(nèi)設(shè)備做核結(jié)構(gòu)研究的主要有五家，即中國(guó)原子能科學(xué)研究院、中科院蘭州近物所、中科院上海原子核所、清華大學(xué)和吉林大學(xué)，五家核結(jié)構(gòu)研究得到國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金(80萬元，1997-2000年)的支持，從2000年開始，蘭州近代物理研究所、原子能科學(xué)研究院、清華大學(xué)、北京大學(xué)、吉林大學(xué)五家聯(lián)合承擔(dān)了一個(gè)國(guó)家重大基礎(chǔ)性研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目，五家的研究，各有側(cè)重，互不重復(fù)，并各有特色。

核模型，即對(duì)核子在原子核內(nèi)的運(yùn)動(dòng)提出的解釋和設(shè)想。由于核力及核多體問題的復(fù)雜性，對(duì)原子核的結(jié)構(gòu)還不能做到完全的、精確的理論描述，因而只能根據(jù)相當(dāng)數(shù)量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，歸納出幾條解釋某些核現(xiàn)象的局部規(guī)律。