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什么是热中反应堆与快中子反应堆

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/21 18:02:18   

 关键词:  反应堆

热中反应堆是一种安全、干净都达到要求的经济能源,在目前以及今后一段时间内它将是发展核电的主要堆型。
然而,热中子反应堆所利用的燃料铀235,在自然界存在的铀中只占0.7,而占天然铀99.3的另一种同位素铀238却不能在热中子的作用下发生裂变,不能被热中子堆所利用。自然界中的铀储量是有限的,如果只能利用铀235,再有30年同样会面临铀235匮缺的危险。因此人们把取得丰富核能的长远希望,寄托在能够利用铀235以外的可裂变燃料上。于是,快中子增殖反应堆便应运而生。
如果核裂变时产生的快中子,不像轻水堆时那样予以减速,当它轰击铀238时,铀238便会以一定比例吸收这种快中子,变为钚239。铀235通过吸收一个速度较慢的热中子发生裂变,而钚239可以吸收一个快中子而裂变。钚239是比铀235更好的核燃料。由铀238先变为钚,再由钚进行裂变,裂变释出的能量变成热,运到外部后加以利用,这便是快中子增殖堆的工作过程。
在快中子增殖堆内,每个铀235核裂变所产生的快中子,可以使12至16个铀238变成钚239。尽管它一边在消耗核燃料环239,但一边又在产生核燃料钚239,生产的比消耗的还要多,具有核燃料的增殖作用,所以这种反应堆也就被叫做快中子增殖堆,简称快堆。
快堆使用直径约1米的由核燃料组成的堆芯,铀238包围着堆芯的四周,构成增殖层,铀238转变成钚239的过程主要在增殖层中进行。堆芯和增殖层都浸泡在液态的金属钠中。因为快堆中核裂变反应十分剧烈,必须使用导热能力很强的液体把堆芯产生的大量热带走,同时这种热也就是用作发电的能源。钠导热性好而且不容易减慢中子速度,不会妨碍快堆中链式反应的进行,所以是理想的冷却液体。反应堆中使用吸收中子能力很强的控制棒,靠它插入堆芯的程度改变堆内中子数量,以调节反应堆的功率。为了使放射性的堆芯同发电部分隔离开,钠冷却系统也分一次回路和二次回路。一次回路直接同堆芯接触,通过热交换器把热传给二次回路。二次回路的钠用以使锅炉加热,产生483℃左右的蒸气,用以驱动汽轮机发电。快中子增殖堆几乎可以百分之百地利用铀资源,所以各国都在积极开发,现在全世界已有几十座中小型快堆在运行。标志着快堆得到大量应用的日期已为时不远。

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