高溫氣冷堆核動力裝置

氦氣作冷卻劑,出口溫度高的核反應堆。高溫氣冷堆採用塗敷顆粒燃料,以石墨作慢化劑。堆芯出口溫度為850~1000℃,甚至更高。核燃料一般採用高濃二氧化鈾,亦有採用低濃二氧化鈾的。根據堆芯形狀,高溫氣冷堆分球床高溫氣冷堆和稜柱狀高溫氣冷堆。高溫氣冷堆具有熱效率高(40%~41%),燃耗深(最大高達20MWd/t鈾),轉換比高(0.7~0.8)等優點。由於氦氣化學穩定性好,傳熱性能好,而且誘生放射性小,停堆後能將餘熱安全帶出,安全性能好。

基本介紹

  • 中文名:高溫氣冷堆核動力裝置
  • 外文名:high temperature gas cooled reactor nuclear power plant
實際套用,高溫氣冷堆特點,安全性好,發電效率可提高,熱循環方式,優點及主要因素,

實際套用

10兆瓦高溫氣冷實驗堆:
在國家“863”計畫的支持下,自上世紀八十年代中期,中國開展了10MW高溫氣冷實驗堆的研究、開發,於2000年12月建成臨界,2003年1月實現滿功率併網發電, 中國對高溫氣冷堆技術的研發取得了突破性成果,基本掌握了核心技術和系統設計集成技術。這一科技成果在國內外引起廣泛的影響,使我國在高溫氣冷堆技術上處於國際先進行列。2006年1月,國務院正式發布的“國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006——2020年)”中,將“大型先進壓水堆和高溫氣冷堆核電站示範工程”列為國家重大專項。
第四代先進核能系統:
第四代核能系統國際論壇(GIF)於近日正式發布2013年度報告。年報涵蓋了GIF成員國所取得的研發進展、超高溫氣冷堆、鈉冷快堆、超臨界水冷堆、氣冷快堆、鉛冷快堆、熔鹽堆等6個系統的進展報告。[1] 國際上提出了“第四代先進核能系統”的概念,這種核能系統具有良好的固有安全性,在事故下不會對公眾造成損害,在經濟上能夠和其它發電方式競爭,並具有建設期短等優點,高溫氣冷堆是有希望成為第四代先進核能系統的技術之一。
我國高溫氣冷堆的研究發展工作始於70年代中期,主要研究單位是清華大學核研院。值得一提的是,建成的首座高溫氣冷堆的壓力殼直徑4.7米,高12.6米,重150噸,是中國自己設計和製造的迄今體積最大的核安全級壓力容器。蒸汽發生器直徑2.9米,高11.7米,重30噸,堆內有約13000個零部件,總重量近200噸。這些設備的製造成功,使中國成為少數幾個能夠加工製造高溫氣冷堆關鍵設備的國家之一,為高溫氣冷堆的國產化做出了重要貢獻。

高溫氣冷堆特點

安全性好

高溫氣冷堆是國際核能界公認的一種具有良好安全特性的堆型。三里島核事故後世界核反應堆安全性改進的趨勢,其堆芯融化機率有了顯著的改進。目前世界上的核電廠堆芯融化機率均能達到 “滿足要求的電廠”的水平,而且一些核電廠達到了“優異安全性電廠”的水平。美國電力研究所(EPRI)制定的《電力公司用戶要求》檔案提出的先進輕水堆的堆芯融化機率設計要求為10/堆.年。模組式高溫氣冷堆(MHTR)為革新型的堆型,其估計的堆芯熔化機率低於10/堆.年,遠小於先進輕水堆堆芯熔化機率的要求。
高溫氣冷堆採用優異的包覆顆粒燃料是獲得其良好安全性的基礎。鈾燃料被分成為許多小的燃料顆粒,每個顆粒外包覆了一層低密度熱介碳,兩層高密度熱介碳和一層碳化矽。包覆顆粒直徑小於1mm,包覆顆粒燃料均勻彌散在石墨慢化材料的基體中,製造成直徑為6cm的球形燃料元件(見圖3)。包覆層將包覆顆粒中產生的裂變產物充分地阻留在包覆顆粒內,實驗表明,在1600℃的高溫下加熱幾百小時,包覆顆粒燃料仍保持其完整性,裂變氣體的釋放率仍低於10-4。高溫氣冷堆具有如下的基本安全特性:

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