快中子堆內不僅沒有慢化劑，連冷卻劑也不能用慢化能力強的水和重水。幾十年來，曾研究過許多種冷卻劑，如氦氣、四氧化二氮、汞、鈉、鈉鉀合金、鉛以及鉛鉍合金等，但最終各國快堆都選擇鈉作為冷卻劑。鈉熱導率高；沸點高，可以在低壓下運行；中子吸收截面不大，這些是它的優點。但鈉易與空氣中的氧和水產生化學反應，由此帶來快堆核電廠的一系列特點。鈉冷快堆分為池式和迴路式。
基本介紹
- 中文名：快中子堆鈉介質系統
- 外文名：SodiumCooled Fast Reactor System
池式鈉冷快堆,反應堆本體,二迴路,三迴路,迴路式鈉冷快堆,
池式鈉冷快堆
反應堆本體
(1)堆芯：由燃料組件和控制組件組成。快堆燃料目前用得最多的是氧化鈾UO2和混合氧化鈾鈽(Pu，U)O2，在實驗堆中進行小規模試驗的有鈽鈾鋯合金、混合碳化鈾鈽(Pu，U)C以及混合氮化軸鈽(Pu，U)N。燃料被置於直徑6-8mm的包殼管內，形成燃料棒。燃料棒成緊湊三角形排列，徑向用繞絲定位。燃料組件套管是六角管，每個組件所含棒數隨堆的規模而變化。燃料棒包殼材料和組件的結構材料一般採用鉻鎳奧氏體不鏽鋼。為了提高其抗輻照腫脹和蠕變性能，可採用鈦穩定的和冷加工鉻鎳奧氏體不鏽鋼材料。快堆控制棒組件一般採用10B豐度高的B4C作為中子吸收材料。結構材料也採用鉻鎳奧氏體不鏽鋼。
(2)各種組件：轉換區組件的外形尺寸與燃料組件相同，但棒的芯體是貧鈾UO2，且棒徑較粗。從堆芯外泄的中子在轉換區與鈾-238產生核反應，生產鈽-239。堆芯內的鈾-238也會產生類似的後應。反射層組件的功能是將中子反射回堆芯以減少中子損失，一般用鎳或不鏽鋼製成。禁止層組件一般用碳化(天然)硼B4C製造，用以吸收泄漏的中子，保護反應堆構件和主容器池壁。
(3)堆內構件：由支承堆芯和各類組件的柵板聯箱以及把熱鈉與冷鈉分開的一些隔板組成，一般用不鏽鋼焊成，並固定在鈉池上。
(4)主泵：主泵是一台立式的離心泵，懸掛在頂蓋上。
(5)中間熱交換器：中間熱交換器也懸掛在頂蓋上。放射性的一迴路鈉在其中將熱量傳給沒有放射性的二迴路鈉。
(6)主容器：主容器是一個大鈉池，凡與一迴路鈉接觸的部件都置於主容器內。一迴路鈉在堆芯內被加熱後，進入中間熱交換器一次側，將熱量傳給二迴路鈉後進入主泵吸入口，被唧送到壓力聯箱，再重新進入堆芯。
二迴路
從安全方面考慮，快堆核電廠目前都採用三迴路布置，即在放射性鈉的一迴路與汽- 水三迴路之間插入一條二迴路，它的工質也是鈉，但沒有放射性。這樣，一旦處於二、三迴路之間的蒸汽發生器發生泄漏而產生鈉水反應時，也不致造成放射性外泄。該系統由二迴路鈉泵、蒸汽發生器、管道和閥門組成。二迴路鈉在中間熱交換器內得到熱量，由泵唧送通過蒸汽發生器的蒸發器和過熱器，在其中將三迴路的水加熱，產生過熱蒸汽。當然，加了這條迴路將增加造價，這也正是快堆核電廠造價高於壓水堆這類熱堆核電廠的主要原因。
三迴路
是汽-水迴路。由於快堆鈉溫度高，可以產生過熱蒸汽，因此它的汽輪機不是採用飽和蒸汽，而用過熱蒸汽，且其參數可以接近常規火電廠的水平。
迴路式鈉冷快堆
與池式快堆對應的是環路式快堆，它把泵和中間熱交換器搬到堆容器之外，其布置與通常的熱中子堆相似。這種堆的特點是布置靈活，且可避免過大的主容器帶來的一系列困難。
