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1、第28卷第3期核科学与工程Vol.28No.32008年9月ChineseJournalofNuclearScienceandEngineeringSep.2008新一代钠冷快堆及特高温堆的研发王洲(清华大学热能工程系,北京100084)摘要:为解决长远能源的需求,同时避免因气体排放引起温室效应对环境的危害,就必须研发第四代钠冷快堆及特高温堆。同时在现有的现代技术的基础上,介绍了可以改进及更新的技术要点。由于走向真正工艺应用聚变能的道路还远,必须认清21世纪仍然是核裂变能的世纪。关键词:快中子增值堆;特高温堆;裂变;聚变;空泡效应;铀钚三混合燃料;包覆式颗粒;热解碳中图分类号:TL43
2、13文献标识码:A文章编号:025820918(2008)0320193206R&DsonsodiumfastreactorandveryhightemperaturereactorofnewgenerationWANGZhou(ThermalEngineeringDepartmentofTsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Thesestudiesshowthatinordertoenablethesolutionoftheenergyneedsinthelong2termwithoutriskslinkedtotheenvi
3、ronmentimpactscausedbygreenhousegasemission,thedevelopmentofGenerationⅣsodiumfastreactor(SFR)andveryhightemperaturereactor(VHTR)mustbecarriedout.Theimportantinnovativeconceptsbasedontheexistinggenerationtechnologyarealsogivenandpointoutthateventheroadleadingtotheindustrialexploitationofnuclearfu
4、sionmaybeverylong,thenthenuclearfissionenergywillbestilltheonlynuclearenergyresourceof21thcentury.Keywords:fastbreederreactor;veryhightemperaturereactor;fission;fusion;voideffect;mixedoxidesofU2Pu;TRISOparticles;pyrocarbon当前人类生存面临两个重大问题,就是全和技术的可行性。就是说,在50MW的加热球能源的需求不断增加,化石能源气体排放引支持功率下(α粒子加热约达60%
5、),产生聚变起温室效应对大气的污染。此外,根据法国原功率500MW,其持续时间为400s,工程技术委(CEA)的报导,国际聚变试验堆(ITER)至可行性还待证实。据此,专家们预估,先进的聚2030年计划的目标,只是为着证明聚变的科学变反应堆可能在本世纪末或下世纪初问世。那收稿日期:2008203212;修回日期:2008207221作者简介:王洲(1931—),男,巴黎大学博士学位,清华大学能热工程系教授,中国原子能科学研究院,快堆技委会原主任193么,第一座工艺应用发电的聚变能电站,显然是虑眼前的需要及40a后的需求。氢既可储存、22世纪的事。因此,跟踪聚变能研究是必要转移,又无温室
6、效应,是理想的石油替代能源。的,但必须认清裂变能却是解决上述问题的唯问题是怎样制氢同时要避免产生温室效应?而一现实途径。且不论是采用水的化学热力循环方法或是高温电解方法制氢,需要的热都在850℃以上。要1铀资源和石油的短缺及问题的解决这些问题,就必须研发特高的高温堆———解决途径第四代高温气冷堆(出口温度>950℃)。当铀是核电的燃料,但是目前世界上普遍使然,有了特高温堆,也可以进行煤的气化。用发电的热中子堆(压水堆),其燃料(UO2)利2未来的钠冷快堆用方式是开式循环。在循环过程中仅有016%的天然铀潜能得到利用,最高使用率不超过为解决长远铀资源的需求,并减少核放射018%,因为燃料
7、中钚同位素的质量会跟循环燃废料的数量,唯有快中子能谱的堆型才可能焚烧而衰退。因此目前使用的铀钚混合燃料烧全部天然铀而转换为钚,使天然铀的使用率(MOX)只能在压水堆中循环一次。提高约70倍。就是说,快堆中剩余的快中子可[1]今天全世界已探明的铀资源约为500万t将长寿命的锕系核素(Np、Am、Cm)焚烧。经(绝大多数分布在非洲,澳洲和北美),可靠的约验表明,钠冷快堆完全具备这些条件。250万t。而全世界核电的总装机容量约为我国的CEFR和俄国的
