控制棒排列

编辑:浏览网互动百科 时间:2019-12-09 12:51:37
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为了控制链式反应的速率在一个预定的水平上,需用吸收中子的材料做成吸收棒,称之为控制棒和安全棒。控制棒用来补偿燃料消耗和调节反应速率;安全棒用来快速停止链式反应。吸收体材料一般是硼、碳化硼、镉、银铟镉等。
中文名
控制棒排列
外文名
Control rod arrangement

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控制棒排列工作原理

控制棒是由硼和镉等易于吸收中子的材料制成的。核反应压力容器外有一套机械装置可以 操纵控制棒。控制棒完全插入反应中心时,能够吸收大量中子,以阻止裂变链式反应的
进行。如果把控制棒拔出一点,反应堆就开始运转,链式反应的速度达到一定的稳定值;如果想增加反应堆释放的能量,只需将控制棒再抽出一点,这样被吸收的中子减少,有更多的中子参与裂变反应。要停止链式反应的进行,将控制棒完全插入核反应中心吸收掉大部分中子即可。
那么,核反应堆是怎样调节其反应速度,以满足核潜艇等运动时快时慢要求的呢?
根据核反应堆的工作原理,如果改变堆内的中子数和中子密度,就可以改变核反应的剧烈程度,从而改变核反应堆的功率。核潜艇是用控制棒和化学控制两条途径来控制核反应堆反应速度的,从而使核潜艇做到快慢自如。
按照这一原理问题就简单了,若想使核反应堆停堆,只需将控制棒完全插入堆芯中即可。这样,由于控制棒吸收了大量中子,堆芯就会由于中子数量不足而使裂变反应难以为继,核反应自然就会减弱或停止运行了。
同时,为了防止核反应堆发生爆炸,核潜艇的控制棒在紧急情况下能够迅速插入堆芯底部,使核反应堆停堆,此情景在许多电影“大片”中都有演示。例如,当冷却系统出现问题后,堆芯的温度就会由于不能迅速冷却而升高,这样,就很可能使核反应堆熔化,甚至爆炸。为此,核潜艇反应堆舱内设有温控系统,当反应堆冷却剂的温度超过允许值时,温控系统将信号传给控制棒驱动机构,控制棒便会在几秒钟内迅速插入堆芯底部,使核反应堆停堆。停堆后的核反应堆逐渐冷却,自然就不会发生爆炸了。
注意这里的爆炸是由于堆芯温度过高,锆包壳在高温高压的环境下会与水反应生成氢气,故这里的爆炸是氢气爆炸而不是链式反应的核爆炸。

控制棒排列组件

核反应堆的开、停和核功率的调节都由控制棒控制。控制棒内的材料能强烈吸收中子,可以控制反应堆内链式裂变反应的进行。控制棒也组装成组件的形式。反应堆不运行时,控制棒插在堆芯内。开堆时将控制棒提起,运行中根据需要调节控制棒的高度。一旦发生事故,全部控制棒会自动快速下落,使反应堆内的链式裂变反应停止。
控制棒组件在堆芯内的排列方式要由物理设计确定。
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中国核学会