核反应堆冷却剂泵（主泵）的结构及工作原理

核反应堆冷却剂泵（主泵）的结构及工作原理

核反应堆冷却剂泵（主泵）是压水堆核电厂的关键设备之一，其主要功能是通过使冷却剂形成强迫循环，将反应堆产生的热量传递到蒸汽发生器，产生蒸汽，驱动汽轮机做功，从而实现核能的有效利用。本文将详细介绍核反应堆冷却剂泵的结构及工作原理。

什么是反应堆冷却剂泵?

Definition of the main pump

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，主要通过使冷却剂形成强迫循环，将反应堆产生的热量传递到蒸汽发生器，产生蒸汽，驱动汽轮机做功，从而实现核能的有效利用。

在事故工况下，如电源丧失，主泵需具备惯性惰转3分钟以上的能力，确保冷却剂持续流经堆芯，带走核燃料余热，避免燃料组件烧毁。因此，作为核电站的关键转动设备，主泵机组必须在无需人工维护的条件下，实现长期、安全且可靠的运行。

反应堆冷却剂泵分类

Classification of the main pump.

反应堆冷却剂泵主要可分为两大类：屏蔽泵和轴密封泵。

01屏蔽泵

结构特点：屏蔽泵的叶轮和电机转子连成一体，装在密封壳体内，消除了冷却剂外漏的可能性。

优点：结构紧凑，辅助系统简单，无泄漏风险。

缺点：效率较低(一般为50%~70%)，造价较高，维修不便。

应用场景：早期核电站和核动力舰艇多采用屏蔽泵。

02轴密封泵

结构：泵轴与电机轴刚性联接，轴端采用多道密封(通常为三道密封)，转轴由三点支承。

优点：电机成本低，效率高(通常比屏蔽泵高10%~15%)，检修方便。

缺点：高压下轴封要求严格，技术复杂，对中要求高。

应用场景：现代核电站中广泛应用，如AP1000以外的大多数压水堆核电站。

反应堆冷却剂泵结构

Structure of the main pump.

核电站主泵是核反应堆冷却系统的核心设备，主要由泵体、轴封系统、电机、轴承和辅助系统组成。泵体通过叶轮将冷却剂加压输送，轴封系统防止泄漏，电机提供动力，轴承支撑并减少摩擦。辅助系统包括润滑和冷却，确保设备稳定运行。

反应堆冷却剂泵运行原理

Operating principle of the main pump.

01冷却剂循环

主泵启动后，电机带动叶轮旋转，叶轮的旋转在泵体内部形成低压区，冷却剂被吸入泵内。随后，叶轮的离心力将冷却剂从中心推向外围，冷却剂的压力和速度增加。最终，冷却剂通过泵的出口被推送至反应堆压力容器。

在反应堆压力容器中，冷却剂吸收堆芯产生的热量后，被加热的冷却剂流入蒸汽发生器。在蒸汽发生器中，冷却剂将热量传递给二回路的水，使其产生蒸汽。蒸汽随后推动汽轮机发电。完成热交换后的冷却剂再次回到主泵，重新开始循环。

02压力与温度控制

主泵不仅负责冷却剂的循环，还需要维持反应堆内部的压力和温度稳定。在运行过程中，主泵通过控制冷却剂的流量和压力，确保反应堆内部的温度保持在安全范围内。同时，主泵的轴封装置能够有效防止冷却剂泄漏，保证系统的密封性。

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