快中子增殖堆.ppt

第五章：快中子增值堆 一、快堆简介 一、简介 二、钠冷快堆的特点 冷 却 剂： 早期用汞，钠钾合金 现一致采用液态钠 - 运行温度高： 550 °C（高效发电） - 运行压力低：0.5MPa（避免失压、失冷） - 冷却剂热容大：抗热冲击 - 流动性好：利于自然循环被动载热 二、钠冷快堆的特点? 钠 冷 却 剂： 最好的热工性能 - 沸点高：883°C - 熔点高：97.8°C - 导热系数大? na400/ ? water20=100 - 粘性小? na500/ ? water20＝1/4 - 密度小?? na400/ ? water20 =0.86 二、钠冷快堆的特点? 燃料包壳与冷却剂间温差小 与堆内材料相容性好（堆芯材料用奥氏体不锈钢） 与各种燃料相容性好 缺点 在中子辐照下有活性 化学性质活泼，与氧、水有激烈反应 必须装二回路 不透明性 温度低于100 °C（97.8 °C)将冷冻 二、钠冷快堆的特点? 裂变材料：钚－239，铀－235 转换材料：铀－238 中子类型：快中子（0.08MeV） 慢 化 剂：无 堆 结 构：回路式（16/21)，池式(5/21) 三回路传热：钠－钠－水/蒸汽 二、钠冷快堆的特点? 增值比大于1 1.24超凤凰，（0.6压水堆） 裂变截面小，要求装料多 富集度高 堆越小越高，中国试验快堆65％，大型堆18% 功率密度大 超凤凰270kW/L, PWR100kW/L，BWR50kW/L 传热问题突出，燃料棒细（d＝6mm） 发电效率高41.3% 蒸汽温度/压力＝490 °C /18MPa 二、钠冷快堆的特点? 战略意义: 铀资源充分利用 PWR + FBR 匹配发展，实现封闭燃料循环 中国计划： - 先发展PWR，积存工业钚。 - 2025年建快堆， - 2050年PWR＋FBR 616GW 二、钠冷快堆的特点? 焚烧长寿命錒系核素，环境保护 - 处置技术保证数百年， - 但核素影响数百万年 - 錒系核素在快中子轰击下裂变， 其裂变产物在堆中在快中子作用下嬗变掉。 1、PFR－池式钠冷快堆 2、前苏联回路式钠冷快堆 三种六角形组件 燃料组件,增殖组件,反射层组件： 中心红色为燃料组件P-239＋U-238混合物; 黄色也为燃料组件，含钚比中心略高。 黑色为控制棒组件. 兰色为径向增殖组件，只含 U-238，生产钚。 边上布置反射层（钢材料，未显示），反射逃逸中子回堆芯。 CEFR系统流程示意图 四、钠冷快堆的挑战 钠 火 钠在空气中的燃点140°C，燃烧激烈 钠－水反应 产生H2，NaOH H2在空气中达到一定比例会燃烧、爆炸 相变 相变温度97.8°C ， 换料温度200 °C 泄漏 储钠罐 主泵支承 中间热交换器支承 堆内屏蔽 主容器及保护容器 堆芯围桶 压力管 栅扳联箱 堆内支承结构 堆芯熔化收集器 保温层 大小旋塞 钠池是池式钠冷快堆一回路主冷却系统的主体，它容纳反应堆堆芯、一回路循环泵、热交换器、设备和容器的支承结构以及大量的液态钠（CEFR有260吨）。 反应堆本体 二回路热段 二回路冷段 中间热交换器 独立热交换器 蒸汽发生器 二次泵 缓冲罐 空气热交换器 主给水泵 透平机 主泵传输系统具有三个回路 专设事故余热排除系统 CEFR堆芯流量分区 CEFR采用316不锈钢包壳，运行温度限值为700℃，安全限值为800℃。 CEFR的65MW热功率是由堆芯燃料组件（90％） 、控制棒组件、屏蔽层组件等发出。需要约300kg/s的冷却剂钠从360℃加热到约530℃ CEFR堆容器由主容器和保护容器组成，由内到外包括以下几个部分：径向热屏蔽、冷却系统下降通道、钠隔板、冷却系统上升通道、主容器、氩气层、保护容器、保温层等。大致为直圆筒状结构，总高度12.6米，最内层的径向屏蔽直径7.6米，最外层保温层外径达8.4米，但上升和下降钠通道宽度仅有45毫米。 * * 一、快堆简介 二、钠冷快堆的特点 三、几个典型钠冷快堆 四、钠冷快堆的挑战 21座快堆，300堆年运行经验。 法国，前苏联建造和运行大型商用快堆。 基本全部关闭（有8座没彻底关闭），日本（MOUJU）命运难测，三年内计划重新开启。 中国在建试验快堆65MWth (20MWe,池式) 印度、韩国仍感兴趣。 印度政府已经批准在英迪拉·甘地原子研究中心 建造一座500MWt的原型快堆 40-50年代 英、法、德、日、美、苏等国优先发展，重点为燃料增殖。 熔盐，气冷，钠冷快堆。 60年代注重经济性，用氧化物燃料（深燃耗，耐高温，但氧有慢化作用）代替金属燃料 70年代建原型堆：PFR（英国）、