蒸汽發生器
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蒸汽發生器，簡稱蒸發器，是壓水式核反應堆與重水式核反應堆中實現一迴路與二迴路熱量傳遞的設備，也是核反應堆核心設備之一。
一座核反應堆可以同時運轉多個蒸汽發生器。
構成
[編輯]一台典型的壓水堆蒸汽發生器，主要由以下部件構成。
- 冷卻劑室
- 傳熱管：根據傳熱功率的大小的不同，一台蒸汽發生器可以擁有幾百支甚至數千支傳熱管。
- 管板：將冷卻劑室與傳熱管連接起來的部件，同時也承擔部分一迴路壓力邊界的功能。
- 二迴路水室
- 蒸汽室
其中，冷卻劑室與傳熱管內部屬於一迴路系統；傳熱管外部空間以及蒸汽室屬於二迴路系統。
工作原理
[編輯]在此以壓水反應堆為例，簡述蒸汽發生器的工作原理。
- 一迴路流動。一迴路冷卻劑壓強約為150個大氣壓左右，水在此壓強下的沸點高於343℃。高溫冷卻劑從進口管嘴進入蒸發器冷卻劑室，並通過管板進入傳熱管。在傳熱管內完成熱量傳遞之後，溫度略低的低溫冷卻劑再次進入蒸發器冷卻劑室，通過出口管嘴返回核反應堆堆芯。
- 二迴路流動。二迴路冷卻水壓強約為70個大氣壓左右，水在此壓強下的沸點約為260℃，低於一迴路冷卻劑溫度。冷卻水從蒸發器二迴路進口管嘴進入二迴路水室，透過傳熱管被一迴路冷卻加熱沸騰，形成水蒸汽。汽化過程同時使得出口蒸汽的流速大大高於二迴路進口水的流速。高溫高壓的水蒸汽通過上方的蒸汽出口進入主蒸汽管道，隨後送往蒸汽輪機並推動其轉動，以帶動發電機發電。
- 熱量傳遞。蒸汽發生器的熱量傳遞發生在傳熱管的兩側流體之間。高溫一迴路冷卻劑將熱量傳遞給二迴路冷卻水，使其沸騰形成蒸汽。但在此過程中，兩側流體並未進行交換，由此實現了一迴路壓力邊界的完整性/封閉性，從設計上防止了核反應堆的放射性物質外泄。