石墨氣冷堆核電廠

所謂石墨氣冷堆就是以氣體作為冷卻劑的反應堆。

基本介紹

• 公司名稱：石墨氣冷堆核電廠
• 外文名稱：Graphite se-reactor cessat nuclear potentia herba
• 經營範圍：電
• 冷卻劑：氧化碳或氦氣

發展階段

這種堆經歷了三個發展階段，產生了三種堆型：天然鈾石墨氣冷堆、改進型氣冷堆和高溫氣冷堆。

天然鈾石墨氣冷堆核電站

天然鈾石墨氣冷堆實際上是天然鈾作燃料，石墨作慢化劑，二氧化碳作冷卻劑的反應堆。這種反應堆是英、法兩國為商用發電建造的堆型之一，是在軍用鈽生產堆的基礎上發展起來的，早在1956年英國就建造了淨功率為45兆瓦的核電站。因為它是用鎂合金作燃料包殼的，英國人又把它稱為鎂諾克斯堆。

該堆的堆芯大致為圓柱形，是由很多正六角形稜柱的石墨塊堆砌而成。在石墨砌體中有許多裝有燃料元件的孔道。以便使冷卻劑流過將熱量帶出去。從堆芯出來的熱氣體，在蒸汽發生器中將熱量傳給二迴路的水，從而產生蒸汽。這些冷卻氣體藉助循環迴路回到堆芯。蒸汽發生器產生的蒸汽被送到汽輪機，帶動汽輪發電機組發電。這就是天然鈾石墨氣冷堆核電站的簡單工作原理。

這種堆的主要優點是用天然鈾作燃料，其缺點是功率密度小、體積大、裝料多、造價高，天然鈾消耗量遠遠大於其他堆。現在英、法兩國都停止建造這種堆型的核電站。

改進型氣冷堆核電站

改進型氣冷堆是在天然鈾石墨氣冷堆的基礎上發展起來的。設計的目的是改進蒸汽條件，提高氣體冷卻劑的最大允許溫度。這種堆，石墨仍然為慢化劑，二氧化碳為冷卻劑，核燃料用的是低濃度鈾(鈾－235的濃度為2－3%)，出口溫度可達670℃。它的蒸汽條件達到了新型火電站的標準，其熱效率也可與之相比。

這種堆被稱為第二代氣冷堆，英國建造了這種堆，由於存在不少工程技術問題，對其經濟性多年來爭論不休，得不出定論，所以前途暗淡。

高溫氣冷堆

高溫氣冷堆被稱為第三代氣冷堆，它是石墨作為慢化劑，氦氣作為冷卻劑的堆。

這裡所說的高溫是指氣體的溫度達到了較高的程度。因為在這種反應堆中，採用了陶瓷燃料和耐高溫的石墨結構材料，並用了惰性的氦氣作冷卻劑，這樣，就把氣體的溫度提高到750℃以上。同時，由於結構材料石墨吸收中子少，從而加深了燃耗。另外，由於顆粒狀燃料的表面積大、氦氣的傳熱性好和堆芯材料耐高溫，所以改善了傳熱性能，提高了功率密度。這樣，高溫氣冷堆成為一種高溫、深燃耗和高功率密度的堆型。

它的簡單工作過程是，氦氣冷卻劑流過燃料體之間，變成了高溫氣體；高溫氣體通過蒸汽發生器產生蒸汽，蒸汽帶動汽輪發電機發電。

高溫氣冷堆有特殊的優點：由於氦氣是惰性氣體，因而它不能被活化，在高溫下也不腐蝕設備和管道；由於石墨的熱容量大，所以發生事故時不會引起溫度的迅速增加；由於用混凝土做成壓力殼，這樣，反應堆沒有突然破裂的危險，大大增加了安全性；由於熱效率達到40%以上，這樣高的熱效率減少了熱污染。

高溫氣冷堆有可能為鋼鐵、燃料、化工等工業部門提供高溫熱能，實現氫還原煉鐵、石油和天然氣裂解、煤的氣化等新工藝，開闢綜合利用核能的新途徑。但是高溫氣冷堆技術較複雜。