概述
假使當前使用
熱堆,以及核發電量迅速增長的情況繼續發展下去,我們對
鈾資源的估計又是合適的,那么隨著時間,我們肯定需要有動力增殖反應堆。動力增殖反應堆的基本概念是它能顯著地提高轉換效率;甚至使轉換比大於1。對一個核增殖系統來說,程倍增時間是一個重要的數據,它的定義是把初始裝料翻一番所需要的時間。也就是說,經過這段時間以後,第一座反應堆中所生產的過剩燃料足以裝載第二座反應堆。假定生產的電能簡單地與
裂變掉的原子核總數成正比,那就很容易地知道倍增時間與增殖比的關係。
類型
實際上,動力增殖堆有兩種: "熱中子"增殖堆,用
釷循環使其獲得的燃料與消耗的燃料相當或更多,另一種是“快中子”增殖堆,保證不使
中子慢化,因而能利用在快中子譜條件下η值(燃料中每吸收一個中子所產生的中子數)較高這一特點。這時η值比2大,因而容易實現增殖。然而,由於快中子裂變截面遠比熱中子小,這會增加鏈式反應的一些困難,因此需要套用較高濃度的易裂變材料,才能更好地利用中子;其結果是,快中子增殖堆的堆芯一般是十分緊湊的。使用的易裂變材料的濃縮度達到15%或者更大一些。
輕水增殖反應堆
輕水增殖反應堆(簡稱LWBR)本質上仍是一種壓水堆,除了慢化劑和冷卻劑仍採用輕水外,輕水增殖反應堆的新穎之處是除了依靠釷循環以外,它不採用
中子毒物作控制部件。雖然仍使用硼毒物作為後備停堆系統,但在正常運行情況下是不用的。依靠濃縮度比平均值高的燃料組件在堆芯中進、出,而對反應堆進行控制。這相當於改變堆芯結構,也就是改變中子增殖係數,因而避免了
控制棒毒物所造成的中子損失。可以這樣推測,從堆芯中抽出高濃縮度(約6%)的燃料組件,被釷所吸收的中子便增多了,因為在固定的燃料組件中,釷的含量更多。因此,可移動的組件控制了裂變事件與轉換事件的比值,可以使增殖係數維持為1。