超臨界水反應堆是一種第四代反應堆設計，使用超臨界水作為工作流體。超臨界水反應堆也是一種輕水反應堆（LWR），但是工作流體運作於較高的溫度與壓力，採取類似沸水反應堆（BWR）的單次循環和類似壓水反應堆（PWR）的單一相態運轉機制。BWR、PWR與超臨界蒸氣鍋爐皆是已實證過的技術。由於SCWR具有較高的熱效率與簡單的設計結構，成為倍受關注的新式核反應堆系統。
基本介紹
- 中文名：超臨界水冷反應堆系統
- 外文名：Supercriticalwater reactor system
SCWR以超臨界水作為中子減速劑與冷卻劑。當水在臨界點以上時，蒸氣與液體的密度會相同且無法區隔開來，因而毋須加壓器與蒸氣產生器（PWR），或是蒸汽噴射器、內循環泵、氣分離機與乾燥器（BWR）。這也可避免水沸騰，產生混亂的空泡，使密度與減速效果下降，這種情形在輕水反應堆中會影響水流與熱傳，甚至使能量不易預測與控制。因此SCWR的新式結構可以減少建築成本和改善安全性。
SCWR的中子能譜僅部分慢化，使之在某些時刻變成快中子反應堆。這是因為超臨界水本身的密度與減速效應都較普通水稍低，但有較好的熱傳性。在一些快中子能譜設計中，水作為堆芯外部的反射層，或作為中子部分減速之用。
一、燃料
堆芯裝載的是如同BWR的傳統多捆束狀結構的核燃料，可減少溫壓變化導致的不均勻熱點分布。濃縮鈾燃料的濃度較高，以抵消外層禁止所吸收中子的負面影響。因為會被腐蝕而起不了作用，所以束狀燃料外部並無包覆鋯化合物層，改採不鏽鋼或鎳合金。而燃料棒必須能夠承受超臨界環境或突發的能量波動，設計時考量了4種突髮狀況：脆斷、屈曲腐蝕、高壓毀損和潛變。為了減少腐蝕，我們加入氫氣至水中。也有人想出高溫氣冷式反應堆BISO的概念，利用抗蝕材料碳化矽包覆鈾燃料外層。
二、控制
SCWR也如同PWR使用控制棒控制核反應進行。
三、材料
SCWR內部材料所承受的運作環境較LWR、LMFBR與超臨界蒸氣鍋爐嚴苛，因而需要較高品質的堆芯材料（尤其是核燃料外部包覆層）。除此之外，一些元素也會因為吸收中子而活化產生放射性，例如：59Co吸收一個中子變成60Co，後者會放出強烈伽瑪射線，所以鈷不適合作為反應堆的合金材料。
