反应堆冷却剂泵(简称主
泵)的功能是使冷却剂形成强迫循环,从而把反应堆中产生的热能传送至蒸汽发生器,以产生蒸汽,驱动汽轮机做功。
基本要求
反应堆冷却剂泵是压水堆核电厂的关键设备之一,也是反应堆冷却系统中唯一的回转机械设备,对它的基本要求是:
1)能够长期在无人维护条件下安全可靠地工作;
2)便于维修,辅助系统简单;
3)主泵转动组件应能提供足够
转动惯量,以便在全厂断电情况下,利用主泵惰转提供足够流量,使反应堆堆芯得到适当的冷却;
4)过流零部件表面材料要求采用奥氏体不锈钢,或其它同等耐腐蚀的材料;
反应堆冷却剂泵的分类
分类
反应堆冷却剂泵可分为两大类:屏蔽泵和轴密封泵。
由于主泵以高温、高压、带有放射性的水作为工质,早期的压水堆动力装置采用了屏蔽泵以解决密封问题。屏蔽泵又称无填料泵,泵的叶轮和电机转子连成一体,并装在同一只密封壳体内,因此消除了冷却剂外漏的可能性。这种泵在核动力舰艇上早已使用,经验证明其工作是安全可靠的。美国、苏联、法国的早期核电厂也曾使用屏蔽泵
存在问题
1)屏蔽泵效率低。一般泵组效率只有50%~70%,例如法国舒慈核电厂主泵效率为66%,苏联于1973年建成的伏龙涅什电站三号机组,主泵效率仅52%。对于大容量核电机组来说,显然不够经济。
2)屏蔽电动机大部分零部件使用耐腐蚀材料制造,造价昂贵,难度较高。
3)屏蔽电机若装设飞轮,液体的阻力将使泵机组效率降低到不可接受的程度,因此,屏蔽泵转动惯量通常很小。为了保障反应堆安全,采用屏蔽泵的核电厂,必须对主泵供电的可靠性作更严格的要求。
4)维修不方便。
改进方法
鉴于以上理由,屏蔽泵一般应用于容量较小的核能动力装置。据1980年资料,最大的屏蔽泵功率为2260 kW。但也有人建议对屏蔽泵进行改进以用于常规锅炉及核电厂,例如有人提出采用湿定子的屏蔽泵,电机转子绕组使用特制的塑料绝缘导线绕成,水在电动机绕组间循环以加强冷却,由于没有屏蔽套,它的效率比一般屏蔽泵高,但因转子阻力大,仍比常规电机为低。
随着对核电厂安全性和经济性要求的提高,并为适应大容量机组的要求,轴密封泵技术已趋成熟,它具有下列优点:
1)采用常规的鼠笼式感应电机,成本降低,效率提高。轴密封泵的效率一般比屏蔽泵高10%~30%。
2)电机部分装设一只很重的飞轮,因而大大提高了机组的惰转性能,提高了发生全厂断电事故时反应堆堆芯的安全性。
3)轴密封技术可以同样严格控制泄漏量,把安全壳的泄漏量控制在200 左右。
4)维修方便,轴密封结构更换仅需十小时左右。
轴密封泵自1965年第一次作为压水堆核电厂主泵使用以来,已经迅速取代了屏蔽泵的地位。但是,在某些场合下,例如舰船核推进,金属钠冷快堆,某些试验研究堆等,屏蔽泵仍起重要作用。