認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)報(bào)告

西南科技大學(xué)核工程與核技術(shù)專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)匯報(bào)專(zhuān)業(yè)班級(jí)：核工1502作者姓名：石曉鐘作者學(xué)號(hào)：5118115月

TOC\f\h\z\t"樣式11,1,樣式12,2,樣式23,3"一、摘要。 3二、關(guān)鍵詞。 3三、正文。 4（一）實(shí)習(xí)目的。 4（二）有關(guān)背景。 41.核能。 42.中國(guó)工程物理研究院。 53.中國(guó)綿陽(yáng)研究堆（CMRR）。 6（三）實(shí)習(xí)時(shí)間。 7（四）實(shí)習(xí)地點(diǎn)。 7（五）實(shí)習(xí)手段。 7（六）實(shí)習(xí)過(guò)程。 71.核反應(yīng)堆。 92.重水堆。 93.核燃料和控制棒。 94.慢化劑和冷卻劑。 115.外壓力殼。 126.屏蔽層。 13四、實(shí)習(xí)總結(jié)。 13五、結(jié)束語(yǔ)。 14參照文獻(xiàn)。 15

一、摘要。5月11日上午，在帶隊(duì)教師呂會(huì)議的指導(dǎo)下，我們核工程與核技術(shù)專(zhuān)業(yè)級(jí)的全體同學(xué)前去中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所完畢了專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。核能（或稱(chēng)原子能）是通過(guò)核反應(yīng)從原子核釋放的能量，可通過(guò)核裂變、核聚變和核衰變?nèi)N核反應(yīng)之一釋放。核能有巨大威力并且地球上蘊(yùn)藏著數(shù)量可觀的鈾、釷等裂變資源，假如把它們的裂變能充足運(yùn)用，可以滿(mǎn)足人類(lèi)上千年的能源需求。因此，核能具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和開(kāi)發(fā)價(jià)值，而要將核能轉(zhuǎn)換成能為我們所能直接運(yùn)用的能量，需要借助以核反應(yīng)堆為中心樞紐的核能轉(zhuǎn)換裝置。化石燃料也許在此后的幾種世紀(jì)內(nèi)被消耗殆盡，在核能、風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、地?zé)岷统毕饶茉串?dāng)中，核能是目前比較成熟并已在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用的新型能源，不僅有單位體積能量大的長(zhǎng)處，并且資源豐富。核動(dòng)力反應(yīng)堆使用的重要領(lǐng)域是船用核動(dòng)力和核電站。核反應(yīng)堆分三種類(lèi)型，壓水堆、沸水堆和重水堆，在帶隊(duì)教師的講解下，我們參觀考察了一種重水堆的模型，中國(guó)綿陽(yáng)研究堆(CMRR)——在線(xiàn)輻照產(chǎn)氚/提氚試驗(yàn)研究平臺(tái)。在實(shí)習(xí)過(guò)程中，我們理解了核反應(yīng)堆以及重水堆的工作原理，參觀了重水堆中活性區(qū)的核燃料、慢化劑、冷卻劑和控制棒以及重水堆中的反射層、外壓力殼和屏蔽層，對(duì)核工程與核技術(shù)專(zhuān)業(yè)有了更直觀和更深入的認(rèn)識(shí)。中子與一種鈾核發(fā)生核反應(yīng)，鈾核裂變?yōu)閮蓚€(gè)碎片，同步放出幾種中子，釋放出巨大的能量，而重水堆則是以天然鈾為核燃料，以重水為慢化劑和冷卻劑，用循環(huán)水(或其他物質(zhì))帶走熱量防止反應(yīng)堆因過(guò)熱燒毀，導(dǎo)出的熱量可以使水變成水蒸氣，推進(jìn)汽輪機(jī)發(fā)電，將控制棒插入具有核燃料的堆芯可以使核反應(yīng)停止。同步，作為國(guó)防科技工業(yè)的后備軍，我們也需要嚴(yán)格遵守國(guó)防科技工業(yè)安全保密“六條規(guī)定”。二、關(guān)鍵詞。重水堆活性區(qū)反射層外壓力殼屏蔽層核燃料慢化劑冷卻劑控制棒三、正文。（一）實(shí)習(xí)目的。鄧小平曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“實(shí)踐才是檢查真理的原則。”在大一和大二的第一學(xué)期，我們所學(xué)習(xí)的課程大多都是書(shū)本上的基礎(chǔ)理論知識(shí)，雖然我們有諸多同學(xué)都加入了導(dǎo)師的試驗(yàn)室，參與了他們的科研項(xiàng)目，不過(guò)我們對(duì)自己核工程與核技術(shù)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)還并不夠直觀和深入。因此，我們不能都成為只會(huì)紙上談兵的趙括，要學(xué)以致用，通過(guò)核工程與核技術(shù)專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)這門(mén)課程，在實(shí)習(xí)單位參觀考察并且聆聽(tīng)?zhēng)ш?duì)教師的講解，我們能對(duì)核工程與核技術(shù)專(zhuān)業(yè)有更直觀和更深入的認(rèn)識(shí)，從而能為自己在后來(lái)對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)更深入的學(xué)習(xí)奠定更結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。（二）有關(guān)背景。1.核能。核能（或稱(chēng)原子能）是通過(guò)核反應(yīng)從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，其中E=能量，m=質(zhì)量，c=光速。核能可通過(guò)三種核反應(yīng)之一釋放：1.核裂變，較重的原子核分裂釋放結(jié)合能。2.核聚變，較輕的原子核聚合在一起釋放結(jié)合能。3.核衰變，原子核自發(fā)衰變過(guò)程中釋放能量。核能有巨大威力。1公斤鈾原子核所有裂變釋放出來(lái)的能量，約等于2700噸原則煤燃燒時(shí)所放出的化學(xué)能。一座100萬(wàn)千瓦的核電站，每年只需25噸至30噸低濃度鈾核燃料，運(yùn)送這些核燃料只需10輛卡車(chē)；而相似功率的煤電站，每年則需要300多萬(wàn)噸原煤，運(yùn)送這些煤炭，要1000列火車(chē)。核聚變反應(yīng)釋放的能量則更巨大。據(jù)測(cè)算1公斤煤只能使一列火車(chē)開(kāi)動(dòng)8米；一公斤裂變?cè)峡墒挂涣谢疖?chē)開(kāi)動(dòng)4萬(wàn)公里；而1公斤聚變?cè)峡梢允挂涣谢疖?chē)行駛40萬(wàn)公里，相稱(chēng)于地球到月球的距離。地球上蘊(yùn)藏著數(shù)量可觀的鈾、釷等裂變資源，假如把它們的裂變能充足運(yùn)用，可以滿(mǎn)足人類(lèi)上千年的能源需求。在大海里，還蘊(yùn)藏著不少于20萬(wàn)億噸核聚變資源——?dú)涞耐辉仉偃缈煽睾司圩冊(cè)诙皇兰o(jì)前期變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這些氘的聚變能將可頂幾萬(wàn)億億噸煤，能滿(mǎn)足人類(lèi)百億年的能源需求。更可貴的是核聚變反應(yīng)中幾乎不存在放射性污染。聚變能稱(chēng)得上是未來(lái)的理想能源。因此，人類(lèi)已把處理資源問(wèn)題的但愿，寄托在核能這個(gè)能源世界未來(lái)的巨人身上了。REF_Hlk\r\h[1]因此，核能具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和開(kāi)發(fā)價(jià)值，而要將核能轉(zhuǎn)換成能為我們所能直接運(yùn)用的能量，需要借助核能轉(zhuǎn)化妝置，而核反應(yīng)堆則是核能轉(zhuǎn)化妝置的中心樞紐。2.中國(guó)工程物理研究院。中國(guó)工程物理研究院（簡(jiǎn)稱(chēng)中物院，原簡(jiǎn)稱(chēng)九院）創(chuàng)立于1958年，是國(guó)家計(jì)劃單列的我國(guó)唯一的核武器研制生產(chǎn)單位，是以發(fā)展國(guó)防尖端科學(xué)技術(shù)為主的集理論、試驗(yàn)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)為一體的綜合性研究院。中物院主體座落于四川省綿陽(yáng)市科學(xué)城，在北京、上海、成都、深圳等地設(shè)有科研分支機(jī)構(gòu)或辦事機(jī)構(gòu)。中物院于1958年在北京建院，經(jīng)歷了三次基地變遷；1962年開(kāi)始從北京遷往青海221廠核武器研制基地；1969年遷往四川“九〇二地區(qū)”；1990年開(kāi)始向綿陽(yáng)科學(xué)城調(diào)整搬遷，實(shí)行相對(duì)集中，同年中物院管理體制調(diào)整為國(guó)家計(jì)劃單列的相對(duì)獨(dú)立的科研事業(yè)單位。中物院名稱(chēng)先后使用過(guò)二機(jī)部九局、北京第九研究所、二機(jī)部第九研究設(shè)計(jì)院（開(kāi)始簡(jiǎn)稱(chēng)九院）、中國(guó)人民解放軍第九研究院、核工業(yè)部第九研究院、核工業(yè)第九研究院等，1985年國(guó)家正式同意使用“中國(guó)工程物理研究院”的名稱(chēng)。中物院設(shè)有科研機(jī)構(gòu)、技術(shù)保障等單位，重要從事沖擊波與爆轟物理、核物理、等離子體與激光技術(shù)、工程與材料科學(xué)、電子學(xué)與光電子學(xué)、化學(xué)與化工、計(jì)算機(jī)與計(jì)算數(shù)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的研究及應(yīng)用，是專(zhuān)業(yè)門(mén)類(lèi)齊全、先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)保障能力相配套的大型科研生產(chǎn)基地。中物院既有在職職工約23000人，其中專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員近1萬(wàn)人，技能人員近9000人。“兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者于敏、王淦昌、鄧稼先、朱光亞、陳能寬、周光召、郭永懷、程開(kāi)甲、彭桓武等杰出科學(xué)家都曾擔(dān)任過(guò)我院的重要領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)。既有中國(guó)科學(xué)院院士11人，中國(guó)工程院院士11人。中物院設(shè)有碩士部，在有關(guān)學(xué)科具有一級(jí)和二級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)。有物理、數(shù)學(xué)、核科學(xué)與技術(shù)、力學(xué)等博士后科研流動(dòng)站（其中核科學(xué)與技術(shù)和數(shù)學(xué)流動(dòng)站為全國(guó)優(yōu)秀博士后流動(dòng)站）。REF_Ref\r\h[2]3.中國(guó)綿陽(yáng)研究堆（CMRR）。中國(guó)綿陽(yáng)研究堆(CMRR)從屬于中國(guó)工程物理研究院，功率20MW，位于四川省綿陽(yáng)市的核物理與化學(xué)研究所NP廠區(qū)，通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，9月冷源正式投入使用。實(shí)測(cè)用于中子散射試驗(yàn)的熱中子通量2.4×1014n/cm2˙s，冷中子通量109n/cm2˙s。首期建設(shè)的6臺(tái)中子散射譜儀和2臺(tái)中子成像裝置，經(jīng)以來(lái)的系列帶中子束熱調(diào)試工作已經(jīng)所有投入使用。分別為：高辨別中子衍射儀、中子應(yīng)力分析譜儀、高壓中子衍射儀、中子小角散射譜儀、飛行時(shí)間極化中子反射譜儀、冷中子三軸譜儀和冷/熱中子成像裝置，實(shí)測(cè)綜合性能指標(biāo)均達(dá)國(guó)際主流行列，部分屬?lài)?guó)際先進(jìn)。同步高/低溫、高壓、力學(xué)拉伸和磁場(chǎng)等原位環(huán)境加載設(shè)備也已初步具有。二期建設(shè)的熱中子三軸譜儀、中子超小角散射譜儀和中子標(biāo)定測(cè)試束線(xiàn)等已得到國(guó)家立項(xiàng)支持，計(jì)劃于開(kāi)始實(shí)行。一期建設(shè)的中子散射譜儀對(duì)國(guó)內(nèi)科研領(lǐng)域的推進(jìn)作用和效益已初顯。目前已為北京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院金屬所、北京科技大學(xué)、中科院高能所、北京航空材料研究院、上海交通大學(xué)、中山大學(xué)和山東大學(xué)等顧客單位提供了試驗(yàn)服務(wù)，部提成果已刊登于《ActaMater.》等國(guó)際刊物。REF_Ref\r\h[3]（三）實(shí)習(xí)時(shí)間。5月11日上午（四）實(shí)習(xí)地點(diǎn)。中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所（五）實(shí)習(xí)手段。參觀考察和聆聽(tīng)?zhēng)ш?duì)老師的講解（六）實(shí)習(xí)過(guò)程。伴隨工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展和人類(lèi)文明的進(jìn)步，地球上有限的化石能源在加速地消耗。據(jù)預(yù)言家們估計(jì)，化石燃料也許在此后的幾種世紀(jì)內(nèi)被消耗殆盡。除這些化石燃料外，自然界里尚有核能、風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、地?zé)岷统毕取Ｔ谶@些能源當(dāng)中，核能是目前比較成熟并已在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用的新型能源。核能不僅有單位體積能量大的長(zhǎng)處，并且資源豐富，據(jù)初步估計(jì)，地球上已勘探到的鈾礦和釷礦資源其能量相稱(chēng)于有機(jī)燃料的20倍。核動(dòng)力反應(yīng)堆使用的一種重要領(lǐng)域是船用核動(dòng)力，包括潛艇核動(dòng)力和航空母艦的核動(dòng)力。由于核動(dòng)力具有不依賴(lài)空氣工作的特點(diǎn)，它作為水下潛艇和潛器的動(dòng)力有其特殊的長(zhǎng)處，因此核反應(yīng)堆出世以來(lái)較早的是被用在核潛艇上。核潛艇與常規(guī)潛艇相比具有水下續(xù)航力強(qiáng)、噪聲小和可靠性好等突出長(zhǎng)處，因此世界上的幾種核大國(guó)都相繼建造了大批的核潛艇。由于核能的單位體積釋熱量大、使用時(shí)間長(zhǎng)，因此對(duì)于功率大、燃料消耗量多的航空母艦也是一種很理想的動(dòng)力源。根據(jù)原子核裂變產(chǎn)生的能量計(jì)算，1kg的235U完全裂變所產(chǎn)生的能量大概相稱(chēng)于2800t原則煤完全燃燒，或2100t燃油完全燃燒所產(chǎn)生的能量值。因此在大型航空母艦上用核動(dòng)力取代常規(guī)動(dòng)力可以大大減少燃料的攜帶量，提高艦艇的續(xù)航能力。核動(dòng)力反應(yīng)堆應(yīng)用的另一種重要領(lǐng)域是核電站，自第一座核電站問(wèn)世以來(lái)的50年里，核電站的發(fā)展速度很快，目前全世界31個(gè)國(guó)家和地區(qū)有438座核電站在運(yùn)行，核電站已積累了5000多堆年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。從總的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，在此后的30~50年內(nèi)，還會(huì)有更多的國(guó)家和地區(qū)建造核電站，核電站的發(fā)電總量將到達(dá)世界總發(fā)電量的35%以上。核電站數(shù)年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，核能是一種清潔、經(jīng)濟(jì)、安全的能源。核電站在工作過(guò)程中不會(huì)向大氣排放SO2和CO2等有害氣體，可以防止產(chǎn)生溫室效應(yīng)，假如所有用核能替代化石燃料發(fā)電，可以改善大氣污染問(wèn)題。由于核電技術(shù)不停完善，諸多部件都采用了原則化生產(chǎn)，因此其成本和造價(jià)隨之減少，在核電站發(fā)展的初期階段，人們就比較重視核電站的安全問(wèn)題，從而也促使工程技術(shù)人員在核電站的設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中一直對(duì)安全問(wèn)題十分重視。REF_Ref\r\h[4]核反應(yīng)堆，又稱(chēng)為原子能反應(yīng)堆或反應(yīng)堆，是能維持可控自持鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)，以實(shí)現(xiàn)核能運(yùn)用的裝置。核反應(yīng)堆通過(guò)合理布置核燃料，使得在無(wú)需補(bǔ)加中子源的條件下能在其中發(fā)生自持鏈?zhǔn)胶肆炎冞^(guò)程。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，反應(yīng)堆這一術(shù)語(yǔ)應(yīng)覆蓋裂變堆、聚變堆、裂變聚變混合堆，但一般狀況下僅指裂變堆。反應(yīng)堆的類(lèi)型諸多，但它重要由活性區(qū)，反射層，外壓力殼和屏蔽層構(gòu)成?；钚詤^(qū)又由核燃料，慢化劑，冷卻劑和控制棒等構(gòu)成。目前用于原子能發(fā)電站的反應(yīng)堆中，壓水堆是最具競(jìng)爭(zhēng)力的堆型（約占61%），沸水堆占一定比例（約占24%），重水堆用的較少（約占5%）。REF_Ref\r\h[5]在帶隊(duì)教師的講解下，我們參觀考察了一種重水堆的模型，中國(guó)綿陽(yáng)研究堆(CMRR)——在線(xiàn)輻照產(chǎn)氚/提氚試驗(yàn)研究平臺(tái)。1.核反應(yīng)堆。其一，我們理解了核反應(yīng)堆的工作原理。中子人射至核反應(yīng)堆內(nèi)，與一種鈾核發(fā)生核反應(yīng)，通過(guò)復(fù)雜的內(nèi)部過(guò)程，最終鈾核裂變?yōu)閮蓚€(gè)碎片，同步放出幾種中子。核反應(yīng)發(fā)生前粒子的總質(zhì)量要不小于核反應(yīng)發(fā)生后粒子的總質(zhì)量，根據(jù)愛(ài)因斯坦著名的質(zhì)能公式E=mc2，所虧損的質(zhì)量所有轉(zhuǎn)化為能量，絕大部分以熱量的形式釋放，少部分以輻射的形式逃逸，不要小看這一點(diǎn)點(diǎn)的質(zhì)量虧損，與光速的平方相乘后將是一種巨大的能量數(shù)值。假如每次裂變反應(yīng)產(chǎn)生中子的數(shù)目不小于引起核裂變所消耗中子的數(shù)目，那么在少數(shù)的原子核中引起了核裂變反應(yīng)后來(lái)，就有也許不依托外界的作用而使裂變反應(yīng)不停地進(jìn)行下去。這樣的裂變反應(yīng)稱(chēng)作自續(xù)的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，實(shí)現(xiàn)自續(xù)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的條件是：當(dāng)一種裂變核俘獲一種中子產(chǎn)生裂變后來(lái)，新產(chǎn)生的中子中，平均至少應(yīng)當(dāng)再有一種中子去引起此外一種核的裂變。REF_Ref\r\h[6]鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生大量熱能。用循環(huán)水(或其他物質(zhì))帶走熱量才能防止反應(yīng)堆因過(guò)熱燒毀。導(dǎo)出的熱量可以使水變成水蒸氣，推進(jìn)汽輪機(jī)發(fā)電。REF_Ref\r\h[5]2.重水堆。其二，我們理解了重水堆的工作原理。重水堆按其構(gòu)造形式可分為壓力容器式和壓力管式兩種。壓力容器式重水堆的構(gòu)造類(lèi)似壓水堆，只不過(guò)慢化劑和冷卻劑都是重水。壓力容器式重水堆的堆內(nèi)構(gòu)造材料比壓力管式的少，中子經(jīng)濟(jì)性好，可到達(dá)很高的轉(zhuǎn)換比。但壓力容器式天然鈾重水堆的最大功率受到厚壁容器制造能力的限制。壓力管式重水堆只有壓力管承受高壓，而容器不承受高壓，因此其功率不受容器制造能力的限制。壓力管式的重水堆用重水作慢化劑，冷卻劑可以是重水、輕水或有機(jī)化合物。REF_Ref\r\h[4]3.核燃料和控制棒。其三，我們參觀了重水堆中活性區(qū)的核燃料和控制棒。重水堆使用的核燃料是天然鈾，把它做成UO2芯塊后放在鋯合金包殼內(nèi)構(gòu)成外徑為13.08mm、長(zhǎng)度為49.5cm的元件棒，再由37根元件棒構(gòu)成直徑為10.2cm、長(zhǎng)度約50cm的燃料元件束。堆芯由380根帶燃料元件束的壓力管排列而成，每根壓力管內(nèi)首尾相接地裝有10~12個(gè)燃料元件束。為了防止熱量從高溫高壓的重水冷卻劑中傳出來(lái)，在每根壓力管外設(shè)置一同心套管，在此兩管的環(huán)狀空間中充有CO2作為絕緣層，從而使大型臥式圓柱排管容器中的重水慢化劑溫度低于60℃。[4]核燃料（nuclearfuel），可在核反應(yīng)堆中通過(guò)核裂變或核聚變產(chǎn)生實(shí)用核能的材料。重核的裂變和輕核的聚變是獲得實(shí)用鈾棒核能的兩種重要方式。鈾235、鈾238和钚239是能發(fā)生核裂變的核燃料，又稱(chēng)裂變核燃料。其中鈾235存在于自然界，而鈾233、钚239則是釷232和鈾238吸取中子后分別形成的人工核素。從廣義上說(shuō)，釷232和鈾238也是核燃料。氘和氚是能發(fā)生核聚變的核燃料，又稱(chēng)聚變核燃料。氘存在于自然界，氚是鋰6吸取中子后形成的人工核素。核燃料在核反應(yīng)堆中“燃燒”時(shí)產(chǎn)生的能量遠(yuǎn)不小于化石燃料，1公斤鈾235完全裂變時(shí)產(chǎn)生的能量約相稱(chēng)于2500噸煤。REF_Ref\r\h[7]控制棒設(shè)置在反應(yīng)堆上部，穿過(guò)大型臥式圓柱排管容器插入壓力管束間隙的慢化劑中，反應(yīng)性的調(diào)整既可用控制棒也可用變化慢化劑液位的措施來(lái)進(jìn)行。需緊急停堆時(shí)，可將控制棒迅速插入堆芯，并打開(kāi)排管容器底部的大口徑排水閥，把重水慢化劑迅速排人重水傾瀉槽或向慢化劑內(nèi)噴注硼酸釓溶液以減少反應(yīng)性。由于用天然鈾作燃料所能到達(dá)的燃耗較小，因此需要頻繁地?fù)Q料。[4]控制棒是由硼和鎘等易于吸取中子的材料制成的。核反應(yīng)壓力容器外有一套機(jī)械裝置可以操縱控制棒?？刂瓢敉耆迦敕磻?yīng)中心時(shí)，可以吸取大量中子，以制止裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行。假如把控制棒拔出一點(diǎn)，反應(yīng)堆就開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度到達(dá)一定的穩(wěn)定值；假如想增長(zhǎng)反應(yīng)堆釋放的能量，只需將控制棒再抽出一點(diǎn)，這樣被吸取的中子減少，有更多的中子參與裂變反應(yīng)。要停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行，將控制棒完全插入核反應(yīng)中心吸取掉大部分中子即可。根據(jù)核反應(yīng)堆的工作原理，假如變化堆內(nèi)的中子數(shù)和中子密度，就可以變化核反應(yīng)的劇烈程度，從而變化核反應(yīng)堆的功率。核潛艇是用控制棒和化學(xué)控制兩條途徑來(lái)控制核反應(yīng)堆反應(yīng)速度的，從而使核潛艇做到快慢自如。按照這一原理問(wèn)題就簡(jiǎn)樸了，若想使核反應(yīng)堆停堆，只需將控制棒完全插入堆芯中即可。這樣，由于控制棒吸取了大量中子，堆芯就會(huì)由于中子數(shù)量局限性而使裂變反應(yīng)難認(rèn)為繼，核反應(yīng)自然就會(huì)減弱或停止運(yùn)行了。同步，為了防止核反應(yīng)堆發(fā)生爆炸，核潛艇的控制棒在緊急狀況下可以迅速插入堆芯底部，使核反應(yīng)堆停堆，此情景在許多電影“大片”中均有演示。例如，當(dāng)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題后，堆芯的溫度就會(huì)由于不能迅速冷卻而升高，這樣，就很也許使核反應(yīng)堆熔化，甚至爆炸。為此，核潛艇反應(yīng)堆艙內(nèi)設(shè)有溫控系統(tǒng)，當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑的溫度超過(guò)容許值時(shí)，溫控系統(tǒng)將信號(hào)傳給控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制棒便會(huì)在幾秒鐘內(nèi)迅速插入堆芯底部，使核反應(yīng)堆停堆。停堆后的核反應(yīng)堆逐漸冷卻，自然就不會(huì)發(fā)生爆炸了。REF_Ref\r\h[8]4.慢化劑和冷卻劑。其四，我們參觀了重水堆中活性區(qū)的慢化劑和冷卻劑。重水的化學(xué)性質(zhì)靠近于輕水，但物理性質(zhì)有所不一樣，在中子吸取截面上相差較大。重水是由一種氧原子和兩個(gè)氘原子構(gòu)成的化合物(D20)，D（氘）是H（氫）的同位素。重水是很好的慢化劑，與輕水(H20)相比，它的熱中子吸取截面約為輕水的1/700。重水具有與輕水相近的優(yōu)良熱物理性能，是很好的冷卻劑。不過(guò)作為核反應(yīng)堆的慢化劑和冷卻劑，重水的純度必須等于和不小于99.75%。中子在重水慢化劑中的伴生吸取損失很小，因此重水堆能有效地運(yùn)用天然鈾，可以從每噸天然鈾中獲取較多的能量。從重水堆中卸出的燃料燒得較透，乏燃料可以?xún)?chǔ)存起來(lái)，等到快中子增殖堆需要時(shí)再提取其中的钚，使燃料循環(huán)大大簡(jiǎn)化。重水堆中需要的天然鈾量最小，生成的钚一部分在堆內(nèi)參與裂變而燒掉，其他的包括在乏燃料中。重水堆單位能量的凈钚產(chǎn)量高于除了天然鈾石墨堆外的其他熱中子反應(yīng)堆，約為壓水堆的兩倍。重水堆的壓力管把重水冷卻劑和重水慢化劑分開(kāi)。壓力管內(nèi)流過(guò)高溫高壓(溫度約300℃，壓力約10MPa)重水作為冷卻劑，壓力管外是處在低壓狀態(tài)下的慢化劑，盛裝慢化劑的大型臥式圓柱形容器稱(chēng)為排管容器。排管容器設(shè)計(jì)成臥式的目的是便于設(shè)備布置及換料維修。排管容器中的慢化劑由一種慢化劑冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，帶走中子慢化過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。反應(yīng)堆的一回路系統(tǒng)分為左右兩個(gè)相似的環(huán)路，對(duì)稱(chēng)布置每一種環(huán)路有兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器和兩臺(tái)主泵并通過(guò)管道連接而成，每個(gè)環(huán)路帶出反應(yīng)堆二分之一熱量。冷卻劑的流程是：在左側(cè)主泵唧送下重水冷卻劑通過(guò)集流管分派到壓力管左側(cè)，從左邊流入壓力管，吸取燃料元件的裂變釋熱后從壓力管右邊流出，然后通過(guò)堆出口集流管進(jìn)入右側(cè)蒸汽發(fā)生器。在右側(cè)蒸汽發(fā)生器中將熱量傳遞給二回路的輕水，重水冷卻劑在右側(cè)蒸汽發(fā)生器流出后，在右側(cè)主泵的唧送下從右邊進(jìn)入另一組壓力管，在其中吸取燃料元件裂變的釋熱后從這些壓力管的左邊流出，經(jīng)堆出口集流管進(jìn)入左側(cè)蒸汽發(fā)生器。重水的價(jià)格很貴，因此對(duì)重水必須很好地管理，防止和盡量減少泄漏。氘在堆內(nèi)吸取了一種中子后生成放射性的氚。氚具有很強(qiáng)的放射性，氚化水和氚化蒸汽很輕易伴隨重水或污染的大氣進(jìn)入人體，散布在人體內(nèi)各處的水分中，使血液受到長(zhǎng)期的輻照。重水經(jīng)輻照產(chǎn)生氚的濃度隨燃耗而增長(zhǎng)，從反應(yīng)堆系統(tǒng)中任何一種地方泄漏重水的液體或蒸汽都將會(huì)引起氚的泄出，這會(huì)對(duì)人體和周?chē)h(huán)境導(dǎo)致放射性損壞。因此對(duì)于有泄漏的房間要用閉合通風(fēng)系統(tǒng)使空氣通過(guò)干燥器，以回收漏出的重水蒸氣，回收的重水通過(guò)再富集后送回系統(tǒng)復(fù)用。REF_Ref\r\h[4]反應(yīng)堆堆芯因核燃料裂變產(chǎn)生巨大的熱能，由主泵泵入堆芯的水被加熱成327度、155個(gè)大氣壓的高溫高壓水，高溫高壓水流經(jīng)蒸汽發(fā)生器內(nèi)的傳熱U型管，通過(guò)管壁將熱能傳遞給U型管外的二回路冷卻水，釋放熱量后又被主泵送回堆芯重新加熱再進(jìn)入蒸汽發(fā)生器。水這樣不停地在密閉的回路內(nèi)循環(huán)，被稱(chēng)為一回路。REF_Ref\r\h[9]二回路系統(tǒng)的重要功用是將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽供汽輪發(fā)電機(jī)組做工，同步也提供蒸汽，為電站其他輔助設(shè)備使用。做完功的蒸汽在冷凝器中凝結(jié)成水，由凝結(jié)水系統(tǒng)將水打入蒸汽發(fā)生器。壓水堆核電廠常規(guī)島部分的二回路系統(tǒng)由一系列設(shè)備及系統(tǒng)構(gòu)成，它與常規(guī)火力發(fā)電廠的對(duì)應(yīng)部分相似，重要是將核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芤约霸谕C(jī)或事故狀況下，保證核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的冷卻。REF_Ref\r\h[10]5.外壓力殼。其五，我們參觀了重水堆中的外壓力殼。安頓核反應(yīng)堆并承受其巨大運(yùn)行壓力的密閉容器，也稱(chēng)反應(yīng)堆壓力殼。核電站所用的反應(yīng)堆重要有輕水堆（壓水堆及沸水堆）、重水堆、氣冷堆及快堆等。由于壓力容器包容了反應(yīng)堆的活性區(qū)和其他必要設(shè)備，其構(gòu)造形式隨不一樣堆型而異。反應(yīng)堆壓力容器位于反應(yīng)堆廠房中心，設(shè)計(jì)時(shí)重要考慮一回路冷卻劑的高壓和高溫，主管道斷裂事故和地震等作用。由于壓力容器所容納的反應(yīng)堆本體放射性極強(qiáng)，故在材質(zhì)規(guī)定、制作、檢查及在役檢查等方面都比常規(guī)壓力容器要嚴(yán)格得多。REF_Ref\r\h[11]6.屏蔽層。最終，我們參觀了重水堆中的屏蔽層。反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，有大量的中子和γ射線(xiàn)向四面輻射；停止運(yùn)行時(shí)，裂變產(chǎn)物也向周?chē)懦靓蒙渚€(xiàn)。為了防止周?chē)墓ぷ魅藛T和公眾受到這些放射性輻射的危害，并防止臨近的構(gòu)造材料受到放射性輻射損傷，在堆外構(gòu)造設(shè)計(jì)中，必須在反應(yīng)堆的四面設(shè)置屏蔽層。屏蔽層是核反應(yīng)堆的基本構(gòu)造構(gòu)成部分（其他重要部分包括堆芯、反射層、控制棒和冷卻劑）。設(shè)置屏蔽層要力爭(zhēng)造價(jià)廉價(jià)并節(jié)省空間。對(duì)γ射線(xiàn)屏蔽，一般選擇鋼、鉛、一般混凝土和重混凝土。鋼的強(qiáng)度最佳，但價(jià)格較高；鉛的長(zhǎng)處是密度高，因此鉛屏蔽厚度較?。换炷帘冉饘倭畠r(jià)，但密度較小，因而屏蔽層厚度比其他的都大。來(lái)自反應(yīng)堆的γ射線(xiàn)強(qiáng)度很高，被屏蔽體吸取后會(huì)發(fā)熱，因此緊靠反應(yīng)堆的屏蔽層中常設(shè)有冷卻水管。某些反應(yīng)堆堆芯和壓力殼之間設(shè)有熱屏蔽，以減少中子引起壓力殼的輻照損傷和射線(xiàn)引起壓力殼發(fā)熱。中子屏蔽需用有較大中子俘獲截面元素的材料，一般含硼，有時(shí)是濃縮的硼-10。有些屏蔽材料俘獲中子后放射出射線(xiàn)，因此在中子屏蔽外要有一層γ射線(xiàn)屏蔽。一般設(shè)計(jì)最外層屏蔽時(shí)應(yīng)將輻射減到人類(lèi)容許劑量水平如下，常稱(chēng)為生物屏蔽。核電站反應(yīng)堆最外層屏蔽一般選用一般混凝土或重混凝土。REF