基本介紹
- 中文名：氣冷快中子反應堆
- 外文名：Gas-cooled fast reactor
簡介,快中子增殖反應堆,第四代反應堆,參閱,
簡介
這種反應堆用於在核電站發電，而與此同時生產（增殖）新的核燃料。
快中子增殖反應堆
快中子增殖反應堆（Fast breeder reactor），或稱快中子滋生反應堆、快滋生反應堆、快堆等，是一種核子反應器，核燃料和一顆快中子在核分裂後產生更多的中子，且利用增殖性材料吸收快中子後形成可裂變物質，產生的燃料多於消耗的燃料。另外也有利用熱中子進行滋生反應的“熱滋生反應器”。
核燃料中包含兩種成分，一種是如鈾-235、鈽-239等容易產生分裂的同位素，稱為“可裂變物質”，另一種是如鈾-238等的，捕捉到一個中子後可以轉變為相對應的可裂變物質，因此稱為“增殖性材料”，如鈾-238可轉變為鈽-239，釷-232可轉變為鈾-233。
核燃料進行裂變反應時，每次的裂變會產生2到3個中子，如果反應器的核裂變都將由快中子所誘發，這類的反應器就稱為快中子反應器。快中子有的會逃出核心、被其它材料吸收或被燃料本身吸收，若能有至少一個中子能再誘發分裂，核反應就能持續下去，形成鏈反應。而在反應器中，可裂變物質一方面因分裂而消耗，另一方面卻因增殖性材料捕獲中子變為可裂變物質而增加，若增加的速度快過消耗的速度，這種反應器就稱為滋生反應器。
由於快中子反應器的中子未經任何核反應就離開爐心比例較大，因此爐心外圍會包上一層由增殖性材料組成的圍包（blanker）。增殖性材料吸收由核心逃離出來的中子後，轉變為可裂變物質，可蒐集作為下一座快中子反應器的核燃料。由於是將原本不足以進行連鎖反應的材料變成可以使用的材料，因此有增加鈾礦利用率100倍的可能性，對於核燃料有限的問題有很大的幫助。但是製造出來的核燃料也可被用於製造核武器，因此快滋生反應器的研發是有疑慮的。
另一方面，需儘量增加每箇中子誘發分裂而釋放出來的中子數（稱為η值），理論上至少要達到2，若中子沒有消耗，則其中一個用於誘發下一個核分裂，另一個則被增殖性材料吸收，這樣可裂變物質增加的速度才能剛好等於消耗速度，由此可知滋生反應器的η值必須大於2。以鈾-235、鈽-239和鈾-233等做為可裂變物質的η值，在快中子反應器中分別為2.10、2.45和2.31，且鈾-238也是含量最多的鈾同位素，故大部分發展快中子增殖反應堆的國家都以鈽-239為可裂變物質，以鈾-238為增殖性材料。只有蘇聯是用20-30%的鈾-235作為可裂變物質。
第四代反應堆
第四代反應堆（英語：Generation IV reactors，縮寫：Gen IV）是一系列研究中的理論反應堆設計。除了BN-1200反應堆，多數方案被認為在2030-2040年前不可能付諸商業運轉。現時商轉中的反應堆多是第二代反應堆與只有十來個第三代的系統運行(2014年)，而大部分的第一代系統已退役一段時間。
參閱
- 10兆瓦高溫氣冷實驗堆（HTR-10）
