快堆中間回路及增殖比
對熱中子堆核電站,就鈾資源的利用而言,主要是利用天然鈾中約占0.7%的鈾-235,其余,99.3%的鈾-238大部分不能被利用。而快中子堆可以充分利用鈾-238把它的利用率從l~2%提高到60~70%。鈾-238吸收一個中子變成钚-239。l克钚-239裂變時發(fā)出的熱量相當(dāng)于3噸煤的熱量。世界鈾礦儲量約為460萬噸,可換算成138,000億噸煤。目前,全世界已探明煤的儲量為6,630億噸。所以,快中子堆充分利用這些鈾資源,就相當(dāng)于目前已知煤儲量的21.8倍。
目前,各國發(fā)展的主要是用鈾、钚混合氧化物作燃料,用液態(tài)鈉作冷卻劑的快中子增殖堆。它的簡單工作過程是:堆內(nèi)產(chǎn)生的熱量由液態(tài)鈉載出,送給中間熱交換器。在中間熱交換器中,一回路鈉把熱量傳給中間回路鈉,中間回路鈉進(jìn)入蒸汽發(fā)生器,將蒸汽發(fā)生器中的水變成蒸汽。蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組。
中間回路把一回路和二回路分開。這是為了防止由于鈉水劇烈反應(yīng)使水從蒸汽發(fā)生器漏入堆芯,與堆芯鈉起激烈的化學(xué)反應(yīng),直接危及反應(yīng)堆,造成反應(yīng)堆破壞事故。同時,也是為了避免發(fā)生事故時,堆內(nèi)受高通量快中子輻照的放射性很強(qiáng)的鈉擴(kuò)散到外部。
快堆可以增殖核燃料,也就是說會越燒越多。我們知道,鈾-235一次裂變可放出2.43個快中子,钚-239可放出3個快中子;維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)只有一個中子就夠了,余下的1.43個中子可讓鈾-238吸收,使大部分的鈾-238變成钚-239,其中一小部分中子引起了鈾-238裂變。如果余下的中子全部被鈾-238吸收,那么,每發(fā)生一次核裂變,就可產(chǎn)生一個以上新的核燃料——钚-239。當(dāng)這種新產(chǎn)生的核燃料與所消耗的核燃料之比值大于1時,就稱為增殖,其比值稱為增殖比。如果這個比值低于1,就稱為轉(zhuǎn)換比。對熱中子堆,浪費(fèi)中子較多,這個比值不可能大于1,一般,對氣冷堆約為0.8,對輕水堆約為0.5,而快堆的增殖比在1.1~1.4之間。
快堆與原子彈的區(qū)別
快堆的優(yōu)點(diǎn)和難點(diǎn)
|