沸水堆主要是通過再循環(huán)流量的控制來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率。沸水堆是按壓力不變、流量可變的方式運(yùn)行的。設(shè)置再循環(huán)回路起到了利用汽泡所產(chǎn)生的負(fù)反應(yīng)性來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率的作用。

當(dāng)核電廠操縱員發(fā)出提升功率的信號(hào)時(shí)，該信號(hào)使再循環(huán)流量控制器重新定值，增加再循環(huán)流量。較高流速的流體通過堆芯時(shí)以較快的速度帶走汽泡，這就減少了堆芯內(nèi)的空穴，導(dǎo)致反應(yīng)性增加，反應(yīng)堆的功率上升，汽泡增加，一直達(dá)到新的平衡功率為止。產(chǎn)生的蒸汽增多，引起反應(yīng)堆容器內(nèi)的壓力上升，壓力控制器向汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，增大調(diào)節(jié)閥開度，汽輪機(jī)出力增加，堆內(nèi)壓力又恢復(fù)到控制點(diǎn)。要降低功率時(shí)，按照相同的程序，但以相反的方向進(jìn)行。

當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷增加時(shí)，汽輪機(jī)速度降低，調(diào)節(jié)閥開度增加，蒸汽壓力下降，反應(yīng)堆容器內(nèi)的蒸汽儲(chǔ)能用來(lái)增加蒸汽流量，滿足負(fù)荷要求；同時(shí)控制再循環(huán)流量，增加堆芯流量，使反應(yīng)堆功率上升，并與電網(wǎng)負(fù)荷匹配。電網(wǎng)負(fù)荷降低時(shí)，類似的過程按相反方向進(jìn)行。

為了減少功率調(diào)節(jié)的響應(yīng)時(shí)間，在再循環(huán)流量控制器收到信號(hào)的同時(shí)，將壓力控制器壓力整定點(diǎn)指示暫時(shí)停在稍低的壓力下。這樣，反應(yīng)堆內(nèi)的水快速蒸發(fā)，使較多的蒸汽幾乎立即供給汽輪機(jī)，當(dāng)反應(yīng)堆的功率水平上升到所要求的負(fù)荷時(shí)，壓力再調(diào)節(jié)回到正常值。

反應(yīng)堆功率水平的控制是由再循環(huán)流量和控制棒相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。控制棒和再循環(huán)流量能自動(dòng)地控制或手動(dòng)地控制。通過再循環(huán)流量的控制，可以在額定功率的65%到100%之間調(diào)整反應(yīng)堆功率。在65%以下可采用控制棒進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。

圖1中給出沸水堆控制系統(tǒng)。2100433B

沸水堆（Boiling Water Reactor）字面上來(lái)看就是采用沸騰的水來(lái)冷卻核燃料的一種反應(yīng)堆，其工作原理為：冷卻水從反應(yīng)堆底部流進(jìn)堆芯，對(duì)燃料棒進(jìn)行冷卻，帶走裂變產(chǎn)生的熱能，冷卻水溫度升高并逐漸氣化，最終形成蒸汽和水的混合物，經(jīng)過汽水分離器和蒸汽干燥器，利用分離出的蒸汽推動(dòng)汽輪進(jìn)行發(fā)電。福島核電站建于20世紀(jì)70年代，屬于沸水堆。

沸水堆由壓力容器、燃料元件、控制棒和汽水分離器等組成。汽水分離器在堆芯的上部，它的作用是把蒸汽和水滴分開、防止水滴進(jìn)入汽輪機(jī)，造成汽輪機(jī)葉片損壞。

沸水堆與壓水堆不同之處在于冷卻劑水通過堆芯變成約285℃左右的蒸汽，被直接被引入汽輪機(jī)。所以，沸水堆只有一個(gè)回路，省去了蒸汽發(fā)生器。

輕水堆核電站相對(duì)于重水堆等其他堆型，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和運(yùn)行都相對(duì)比較簡(jiǎn)單，尺寸較小，造價(jià)低廉，燃料也比較經(jīng)濟(jì)，具有良好的安全性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。缺點(diǎn)是必須使用低濃鈾，目前采用輕水堆的國(guó)家，在核燃料供應(yīng)上大多依賴美國(guó)和獨(dú)聯(lián)體。此外，輕水堆對(duì)天然鈾的利用率低。如果系列地發(fā)展輕水堆要比系列地發(fā)展重水堆多用天然鈾50%以上。

從維修來(lái)看，壓水堆因?yàn)橐换芈泛驼羝到y(tǒng)分開，汽輪機(jī)未受放射性的沾污，所以，容易維修。而沸水堆是堆內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽直接進(jìn)入汽輪機(jī)，這樣，汽輪機(jī)會(huì)受到放射性的沾污，所以在這方面的設(shè)計(jì)與維修都比壓水堆要麻煩一些。

截至1996年底為止，全世界已運(yùn)行的沸水堆有94座，總功率78285MW，占全世界已運(yùn)行核電廠反應(yīng)堆總數(shù)的21.7%和總功率的22.7%。

①沸水堆與壓水堆同屬輕水堆，都有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、建造費(fèi)低、負(fù)荷跟隨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)電成本已可與常規(guī)火電廠競(jìng)爭(zhēng)。兩者都須使用低濃鈾燃料，并使用飽和汽輪機(jī)。

②沸水堆系統(tǒng)比壓水堆簡(jiǎn)單，特別是省去了蒸汽發(fā)生器這一壓水堆的薄弱環(huán)節(jié)，減少了一大故障源。沸水堆的再循環(huán)管道比壓水堆的環(huán)路管道細(xì)得多，故管道斷裂事故的嚴(yán)重性遠(yuǎn)不如后者。某些沸水堆還用堆內(nèi)再循環(huán)泵取代堆外再循環(huán)泵和噴射泵，取消了堆外再循環(huán)管道，使事故概率進(jìn)一步降低。

③沸水堆的失水事故處理比壓水堆簡(jiǎn)單，這是因?yàn)榉兴颜９ぷ饔诜序v狀態(tài)，事故工況與正常工況有類似之外，而壓水堆則正常工作于過冷狀態(tài)，失水事故時(shí)發(fā)生體積沸騰，與正常工況差別較大。其次是沸水堆的應(yīng)急堆芯冷 卻系統(tǒng)中有兩個(gè)分系統(tǒng)都從堆芯上方直接噴淋注水，而壓水堆的應(yīng)急注水一般都要通過環(huán)路管道才能從堆芯底部注入冷卻水。

④沸水堆的流量功率調(diào)節(jié)比壓水堆的有更大的靈活性。

⑤沸水堆直接產(chǎn)生蒸汽，除了直接接觸堆芯的高溫蒸汽的放射性問題外，還有燃料棒破損時(shí)的氣體和揮發(fā)性裂變產(chǎn)物都會(huì)直接污染汽輪機(jī)系統(tǒng)，故燃料棒的質(zhì)量要求比壓水堆的更高。

⑥沸水堆由于其燃耗深度（約28000MW·d/t）比壓水堆的低，雖然燃料的富集度也低，但相同發(fā)電量的天然鈾需要量比壓水堆的大。

⑦沸水堆壓力容器底部除有為數(shù)眾多的控制棒開孔外，尚有中子探測(cè)器開孔，增加了小失水事故的可能性。控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，可靠性要求高，增加維修困難。

⑧沸水堆控制棒自堆底引入，因此發(fā)生"未能應(yīng)急停堆預(yù)計(jì)瞬態(tài)"的可能性比壓水堆的大。

"未能應(yīng)急停堆預(yù)計(jì)瞬態(tài)"指發(fā)生某些事故時(shí)控制棒應(yīng)插入堆芯而因機(jī)構(gòu)故障未能插入。

針對(duì)BWR在技術(shù)上和安全性能上的不足之處，美國(guó)GE公司聯(lián)合日本日立和東芝公司在BWR的基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計(jì)了比BWR更先進(jìn)、更安全、更經(jīng)濟(jì)、更簡(jiǎn)化的先進(jìn)沸水堆ABWR。ABWR的最終設(shè)計(jì)已獲得美國(guó)核管會(huì)（NRC）的批準(zhǔn)。世界上首臺(tái)ABWR，日本的柏崎刈羽6號(hào)機(jī)組于1991年開工、1996年正式投入商業(yè)運(yùn)行。 2100433B