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石墨氣冷堆核電站
所謂石墨氣冷堆就是以氣體（二氧化碳或氦氣）作為冷卻劑的反應堆。這種堆經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，產(chǎn)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。
 （1）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(fā)電建造的堆型之一，是在軍用钚生產(chǎn)堆的基礎上發(fā)展起來的，早在1956年英國就建造了凈功率為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，是由很多正六角形棱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(fā)生器中將熱量傳給二回路的水，從而產(chǎn)生蒸汽。這些冷卻氣體借助循環(huán)回路回到堆芯。蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽被送到汽輪機，帶動汽輪發(fā)電機組發(fā)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(yōu)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于其他堆�，F(xiàn)在英、法兩國都停止建造這種堆型的核電站。
(2)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(fā)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，由于存在不少工程技術(shù)問題，對其經(jīng)濟性多年來爭論不休，得不出定論，所以前途暗淡。
�。�3）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。
這里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，采用了陶瓷燃料和耐高溫的石墨結(jié)構(gòu)材料，并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，由于結(jié)構(gòu)材料石墨吸收中子少，從而加深了燃耗。另外，由于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(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，蒸汽帶動汽輪發(fā)電機發(fā)電。
 高溫氣冷堆有特殊的優(yōu)點：由于氦氣是惰性氣體，因而它不能被活化，在高溫下也不腐蝕設備和管道；由于石墨的熱容量大，所以發(fā)生事故時不會引起溫度的迅速增加；由于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；由于熱效率達到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(yè)部門提供高溫熱能，實現(xiàn)氫還原煉鐵、石油和天然氣裂解、煤的氣化等新工藝，開辟綜合利用核能的新途徑。但是高溫氣冷堆技術(shù)較復雜。
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