我国有计划造新核电站吗?
中国正准备建设快堆核电站,这是现今世界上最先进,没有废弃料的核电站。
附快堆介绍:
快堆增大核燃料利用率
理论上快堆可以将铀-238、铀-235及钚-239全部加以利用。 但由于反复后处理时的燃料损失及在反应堆内变成其他种类的原子核,快堆只能使 60~70%的铀得到利用。即使如此,也比目前热堆中的压水堆对铀的利用率高140倍,比重水堆高70倍以上。然而由于贫铀、乏燃料、低品位铀矿乃至海水里的铀,都是快堆的“粮食”来源,所以快堆能为人类提供的能源,就不是比热中子反应堆大几十倍,而是大几千倍,几万倍,甚至更多。
快中子试验堆 由于在快堆内钚-239裂变后放出的中子比铀-235多,所...全部
中国正准备建设快堆核电站,这是现今世界上最先进,没有废弃料的核电站。
附快堆介绍:
快堆增大核燃料利用率
理论上快堆可以将铀-238、铀-235及钚-239全部加以利用。
但由于反复后处理时的燃料损失及在反应堆内变成其他种类的原子核,快堆只能使 60~70%的铀得到利用。即使如此,也比目前热堆中的压水堆对铀的利用率高140倍,比重水堆高70倍以上。然而由于贫铀、乏燃料、低品位铀矿乃至海水里的铀,都是快堆的“粮食”来源,所以快堆能为人类提供的能源,就不是比热中子反应堆大几十倍,而是大几千倍,几万倍,甚至更多。
快中子试验堆 由于在快堆内钚-239裂变后放出的中子比铀-235多,所以快堆内最好用钚-239作为核燃料。如果没有足够的钚,可以用铀-235浓缩度为l5% ~20%的浓缩铀代替。但是最经济合理的办法,还是利用热中子反应堆中积累的工业钚。
热中子堆卸料时,乏燃料中也积累了一部分钚。但由于热中子反应堆核电站内,核燃料元件的燃耗比生产核武器装料用的生产堆的燃耗深,所以钚中含有20%~30%的钚-240,这种钚称为工业钚。这种钚也可以在热中子反应堆内利用。
在热中子堆内,l千克钚只相当0。8千克铀-235,而在快堆内,1千克钚可相当于1。4千克铀-235。所以在快堆内使用热中子堆积累的工业钚,比在热中子堆内使用要合算得多;
在目前的核电站中,由于重水堆消耗的核燃料少,积累的工业钚多,所以用重水堆为快堆积累工业钚,也就是建立重水堆-快堆组合体系,从核燃料循环的角度看来,最为有利。
中国实验快堆土建工程 由于只要不断添加铀-238,快堆中有多余的钚-239能不断产生出来,所以只要将这些新产生出来的核燃料,通过后处理不断提取出来,则快堆核电站每过一段时间,它所得到的钚-239,还可以装备一座相同规模的快堆。
这段时间称为倍增时间。倍增时间除了决定于反应堆内钚-239的生成速度外,还决定于后处理提取钚,并将钚制成燃料元件所需的时间,以及库存时间。
经过一段倍增时间,l座快堆会变成2座快堆,再经过一段倍增时间,这2座快堆就变成4座。
按照目前的情况快堆使用的核燃料多为氧化物,它的倍增时间是30多年。也就是说,只要添加铀-238,每过30多年,快堆核电站就可翻一番。只要这种氧化物核燃料快堆稍加改进,倍增时间就可缩短到20年左右。
如果我们将快堆的核燃料由氧化物改为碳化物,则快堆的倍增时间可以缩短到10多年。如果改为金属型核燃料,则倍增时间还可缩短到6~7年。
快堆概念 快堆与原子弹的
快堆主要有以下优点:(1)、快堆不仅把铀资源的有效利用率增大数十倍,而且也将铀资源本身扩大几百倍以上。
因为,一旦大量使用快堆,目前认为开采价值不大的铀矿便具有开采价值。这样,快堆的利用就可能为人类提供极其丰富的能源。(2)、快堆核电站是热中子堆核电站最好的继续。核工业的发展堆积了大量的贫铀(含铀-235很少的铀-238),快堆消耗的正是贫铀。
用贫铀来发电,同时还增殖燃料,实在是一举多得的好事。热中子堆核电站发展到一定水平时,及时地引入快堆核电站,利用快堆来增殖核燃料,这是一个很必然的发展计划。(3)、快堆核电站具有良好的经济前景。
因为它具有增殖核燃料的突出优点,所以发电成本在燃料价格上涨的情况下,仍能保持较低的水乎。据估计,石油价格上涨100%,油电站发电成本增加60%;天然铀价格上涨100%,轻水堆核电站发电成本增加5%,而快堆的发电成本只增加0。
25%。
实验快堆外貌
在快堆中,由于快中子与核燃料中的原子核相互作用引起裂变的可能性要比热中子小得多,为了使链式反应能继续进行下去,所用核燃料的浓度(一般为 12~30%)要比热中子堆的高,装料量也大得多。
快堆活性区单位体积所含核燃料比热中子堆大得多,它的功率密度比热中子堆大几倍,一般每升为400千瓦左右。这样高的功率密度,要把热量从堆内取出加以应用,这在技术上是比较复杂的。快堆不能用水作冷却剂,而普遍采用液态金属钠把热量带出来。
此外,快堆用的燃料元件的加工制造要比热中子堆复杂得多和困难得多,随之而来的制造费用高昂。同时,快堆的控制就是控制中子的作用,由于快堆内快中子寿命短,钚的缓发中子份额小,这就使得问题复杂多了。并且,对反应堆的操作系统保护的要求也很严格。
图为:中国实验快堆外貌模型。收起