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什么是高温气冷核反应堆?

什么是高温气冷核反应堆?传统的压堆和高温气冷核反应堆的工作原理分别是什么?

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2006-06-15

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    高温气冷反应堆是由普通的石墨气冷堆发展而来的反应堆。工作原理是:用石墨做为慢化剂,用气体氦作为冷却剂(这就是“气冷”),氦气的温度高达800度左右(这就是“高温”) 具体过程是:当反应堆内的核燃料进行核反应时,放出中子,速度太快的中子经过石墨碰撞便慢下来(因为在此堆里只有慢中子才能与铀燃料发生有效反应),以维持核反应。
    核反应时要释放出大量的热量,如果不把热量带走,就会烧毁反应堆,所以用气体(氦)流经堆芯,把热量带到热交换器,再由另一路冷却剂把氦气冷却,降温后的氦气又回到堆芯继续冷却反应堆,形成闭式循环回路。
   这就是高温气冷堆的最简单原理。目前世界上使用最多的是压水堆,特别是核潜艇上基本都是压水堆,目前各国(包括我国)核潜艇上绝对没有高温气冷堆,它的体积太大。   道理上应该是液体的比热大,输出功率也应大,实际不然,因为水堆的温度只有300度左右,而气冷堆达到800度左右,反而热效率更高,被利用的更多,使输出的功率更大。
   。

2006-06-15

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    高温压水反应堆是目前用的最普遍的反应堆。原理(简单的说)-----铀-235核裂变时释放出来的核能迅速较化为热量,热量通过热传导传递到燃料棒表面,然后,通过对流放热,将热量传递给快速流动的冷却水(冷却剂),使水温升高,从而由冷却水将热量带出反应堆,再通过一套动力回路将热能转变为电能。
     而高温气冷堆是一种用氦气作冷却剂的先进核反应堆,采用全陶瓷型球形燃料元件(核燃料经20多道工序加工成直径为6cm的球状物),冷却剂即为氦气,慢化剂和结构材料采用石墨,堆芯最高温度达到1600摄氏度。
  反应堆可采用模块化方式制造,建造时就像搭积木般,能随时连续地装卸核燃料和不定期停堆拆卸更换,因而和其它反应堆相比,可用率约高达45%以上。  高温气冷堆的堆芯核燃料由低富集铀或高富集铀加钍的氧化物(或碳化物)制成直径约200微米的陶瓷型颗粒核心,外面涂上2-3层热解碳和碳化硅,涂层厚度约150-200微米,构成直径约为1毫米左右的核燃料颗粒。
  然后将颗粒弥散在石墨基体中压制成球形或柱形燃料实体。堆芯通常由球形燃料和石墨反射层组成。  直径60mm的球形燃料由堆顶部连续装入堆芯,同时从堆芯底部卸料管连续卸出乏燃料球。
  卸料的燃料球经过燃耗测量后,将尚未达到预定燃耗深度的燃料球再次送回堆内使用。反应堆堆芯内装有约360000个燃 料球,燃料球在堆内平均经过10余次循环。反应堆有两套控制和停堆系统,均设置在侧向反射层内。
    第一套控制系统用于功率调节和反应堆热停堆。第二套是小球停堆系统,吸收体小球直径为10毫米的含碳化硼的石墨球,用于长期冷停堆。图为球床高温气冷堆。氦气冷却剂由循环鼓风机输送,从反应堆底部进入堆芯,通过燃料石墨球的间隙,冷却燃料球氦气沿高度方向被加热,出口温度可大于750℃。
    高温氦气进入蒸汽发生器,将热量传给二回路给水,使二回路变成为蒸汽。高温蒸汽送汽轮机做功发电。另一种方式是将从堆芯出来750度的高温氮气作为工质直接送入氦气轮机做功发电。
   高温气冷反应堆与高温压水堆的不同: 高温气冷堆是惟一能提供高温核工业热的核能源,它能产出950℃以上的高温,是压水堆温度的三倍!可广泛应用于发电、供热、稠油、热采、煤炭气化液化等。
    而且高温气冷堆是国际核能界公认的安全性最高的反应堆,它能在发生事故时自动关闭,并将剩余热量排除冷却,不会发生燃料元件烧毁现象,因而在任何时候都不会出现切尔诺贝利核事故那样对公众和环境造成危害的严重情况,可以建造在工业区内或人口稠密的城市附近,这是其它的核能技术都不具有的。
     。

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