核反應堆冷卻劑泵（主泵）的結構及工作原理

Definition of the main pump

反應堆冷卻劑泵是壓水堆核電廠的關鍵設備之一，也是反應堆冷卻系統中唯一的回轉機械設備，主要通過使冷卻劑形成強迫循環，將反應堆產生的熱量傳遞到蒸汽發生器，產生蒸汽，驅動汽輪機做功，從而實現核能的有效利用。

在事故工況下，如電源喪失，主泵需具備慣性惰轉3分鐘以上的能力，確保冷卻劑持續流經堆芯，帶走核燃料余熱，避免燃料組件燒毀。因此，作為核電站的關鍵轉動設備，主泵機組必須在無需人工維護的條件下，實現長期、安全且可靠的運行。

反應堆冷卻劑泵分類

Classification of the main pump.

反應堆冷卻劑泵主要可分為兩大類：屏蔽泵和軸密封泵。

01屏蔽泵

結構特點：屏蔽泵的葉輪和電機轉子連成一體，裝在密封殼體內，消除了冷卻劑外漏的可能性。

優點：結構緊湊，輔助系統簡單，無泄漏風險。

缺點：效率較低(一般為50%~70%)，造價較高，維修不便。

應用場景：早期核電站和核動力艦艇多采用屏蔽泵。

02軸密封泵

結構：泵軸與電機軸剛性聯接，軸端采用多道密封(通常為三道密封)，轉軸由三點支承。

優點：電機成本低，效率高(通常比屏蔽泵高10%~15%)，檢修方便。

缺點：高壓下軸封要求嚴格，技術復雜，對中要求高。

應用場景：現代核電站中廣泛應用，如AP1000以外的大多數壓水堆核電站。

反應堆冷卻劑泵結構

Structure of the main pump.

核電站主泵是核反應堆冷卻系統的核心設備，主要由泵體、軸封系統、電機、軸承和輔助系統組成。泵體通過葉輪將冷卻劑加壓輸送，軸封系統防止泄漏，電機提供動力，軸承支撐并減少摩擦。輔助系統包括潤滑和冷卻，確保設備穩定運行。

反應堆冷卻劑泵運行原理

Operating principle of the main pump.

01冷卻劑循環

主泵啟動后，電機帶動葉輪旋轉，葉輪的旋轉在泵體內部形成低壓區，冷卻劑被吸入泵內。隨后，葉輪的離心力將冷卻劑從中心推向外圍，冷卻劑的壓力和速度增加。最終，冷卻劑通過泵的出口被推送至反應堆壓力容器。

在反應堆壓力容器中，冷卻劑吸收堆芯產生的熱量后，被加熱的冷卻劑流入蒸汽發生器。在蒸汽發生器中，冷卻劑將熱量傳遞給二回路的水，使其產生蒸汽。蒸汽隨后推動汽輪機發電。完成熱交換后的冷卻劑再次回到主泵，重新開始循環。

02壓力與溫度控制

主泵不僅負責冷卻劑的循環，還需要維持反應堆內部的壓力和溫度穩定。在運行過程中，主泵通過控制冷卻劑的流量和壓力，確保反應堆內部的溫度保持在安全范圍內。同時，主泵的軸封裝置能夠有效防止冷卻劑泄漏，保證系統的密封性。