原子學(xué)說的起源
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認(rèn)識(shí)原子及核能
二戰(zhàn)期間核動(dòng)態(tài)
核武器來勢(shì)洶洶
核能的有效利用
核危害與核廢料
中國核工業(yè)發(fā)展
巧妙應(yīng)用放射性

 

 

   核能> 核能的有效利用

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快堆增大核燃料利用率

  理論上快堆可以將鈾-238、鈾-235及钚-239全部加以利用。但由于反復(fù)后處理時(shí)的燃料損失及在反應(yīng)堆內(nèi)變成其他種類的原子核,快堆只能使60~70%的鈾得到利用。即使如此,也比目前熱堆中的壓水堆對(duì)鈾的利用率高140倍,比重水堆高70倍以上。然而由于貧鈾、乏燃料、低品位鈾礦乃至海水里的鈾,都是快堆的“糧食”來源,所以快堆能為人類提供的能源,就不是比熱中子反應(yīng)堆大幾十倍,而是大幾千倍,幾萬倍,甚至更多。

快中子試驗(yàn)堆  由于在快堆內(nèi)钚-239裂變后放出的中子比鈾-235多,所以快堆內(nèi)最好用钚-239作為核燃料。如果沒有足夠的钚,可以用鈾-235濃縮度為l5%~20%的濃縮鈾代替。但是最經(jīng)濟(jì)合理的辦法,還是利用熱中子反應(yīng)堆中積累的工業(yè)钚。熱中子堆卸料時(shí),乏燃料中也積累了一部分钚。但由于熱中子反應(yīng)堆核電站內(nèi),核燃料元件的燃耗比生產(chǎn)核武器裝料用的生產(chǎn)堆的燃耗深,所以钚中含有20%~30%的钚-240,這種钚稱為工業(yè)钚。這種钚也可以在熱中子反應(yīng)堆內(nèi)利用。在熱中子堆內(nèi),l千克钚只相當(dāng)0.8千克鈾-235,而在快堆內(nèi),1千克钚可相當(dāng)于1.4千克鈾-235。所以在快堆內(nèi)使用熱中子堆積累的工業(yè)钚,比在熱中子堆內(nèi)使用要合算得多;

  在目前的核電站中,由于重水堆消耗的核燃料少,積累的工業(yè)钚多,所以用重水堆為快堆積累工業(yè)钚,也就是建立重水堆-快堆組合體系,從核燃料循環(huán)的角度看來,最為有利。

中國實(shí)驗(yàn)快堆土建工程  由于只要不斷添加鈾-238,快堆中有多余的钚-239能不斷產(chǎn)生出來,所以只要將這些新產(chǎn)生出來的核燃料,通過后處理不斷提取出來,則快堆核電站每過一段時(shí)間,它所得到的钚-239,還可以裝備一座相同規(guī)模的快堆。這段時(shí)間稱為倍增時(shí)間。倍增時(shí)間除了決定于反應(yīng)堆內(nèi)钚-239的生成速度外,還決定于后處理提取钚,并將钚制成燃料元件所需的時(shí)間,以及庫存時(shí)間。

  經(jīng)過一段倍增時(shí)間,l座快堆會(huì)變成2座快堆,再經(jīng)過一段倍增時(shí)間,這2座快堆就變成4座。按照目前的情況快堆使用的核燃料多為氧化物,它的倍增時(shí)間是30多年。也就是說,只要添加鈾-238,每過30多年,快堆核電站就可翻一番。只要這種氧化物核燃料快堆稍加改進(jìn),倍增時(shí)間就可縮短到20年左右。如果我們將快堆的核燃料由氧化物改為碳化物,則快堆的倍增時(shí)間可以縮短到10多年。如果改為金屬型核燃料,則倍增時(shí)間還可縮短到6~7年。

快堆概念  快堆與原子彈的區(qū)別

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