快中子增殖堆课件.ppt

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1、第五章：快中子增值堆一、快堆简介二、钠冷快堆的特点三、几个典型钠冷快堆四、钠冷快堆的挑战一、快堆简介21座快堆，300堆年运行经验。法国，前苏联建造和运行大型商用快堆。基本全部关闭（有8座没彻底关闭），日本（MOUJU）命运难测，三年内计划重新开启。中国在建试验快堆65MWth(20MWe,池式)印度、韩国仍感兴趣。印度政府已经批准在英迪拉·甘地原子研究中心建造一座500MWt的原型快堆一、简介40-50年代英、法、德、日、美、苏等国优先发展，重点为燃料增殖。熔盐，气冷，钠冷快堆。60年代注重经

2、济性，用氧化物燃料（深燃耗，耐高温，但氧有慢化作用）代替金属燃料70年代建原型堆：PFR（英国）、Phenix（法国）、BN－350（苏联）、SNR-300（德国）、CRBR（美国拟建），都是氧化物燃料＋不锈钢结构＋钠冷80年代示范快堆：BN－600（苏联）、SuperPhenix（法国），试验堆Joyo（日本常阳）1994年Monju（日本文殊）90年代后期，各国停止发展计划，快堆发展进入低潮。二、钠冷快堆的特点冷却剂：早期用汞，钠钾合金现一致采用液态钠-运行温度高：550°C（高效发电）-运

3、行压力低：<0.5MPa（避免失压、失冷）-冷却剂热容大：抗热冲击-流动性好：利于自然循环被动载热二、钠冷快堆的特点©钠冷却剂：最好的热工性能-沸点高：883°C-熔点高：97.8°C-导热系数大na400/water20=100-粘性小na500/water20＝1/4-密度小na400/water20=0.86液态金属钠具有较高的传热特性很宽的温度范围内保持为液态普朗特数很小1可以在很高的温度下，在较小的温差情况下移走大量的热能2堆内燃料元件的热流很高，可以达到较高的比功率3由

4、于热钠的热导好，热点因子也会减小，活性区内温度变化随之降低，即使在热冲击的情况下，结构变形的几率也非常小。其熔点仅为97.8℃，沸点高达882.9℃。这样使得快堆采用比较低的系统压力就可以得到高的反应堆堆芯出口温度。从而获得较高的动力循环效率，而堆容器内的压力又不高，降低了造价，也就降低了发电成本。1与其它流体不同，在液态钠流道内的热阻不是集中在层流底层或缓冲层内，而是比较均匀的分布在整个截面上。2液钠的高热导使得边界条件的影响达到更远的范围，因而流道的几何形状对液钠的热传递影响很大。由于分子热

5、导在整个流道中起着很重要的作用，流体中温度分布与边界的形状有很大关系3湍流状态的液钠的热入口效应比普通流体大的多，发热面的热流分布情况对传热系数有很大影响。燃料包壳与冷却剂间温差小与堆内材料相容性好（堆芯材料用奥氏体不锈钢）与各种燃料相容性好缺点在中子辐照下有活性化学性质活泼，与氧、水有激烈反应必须装二回路不透明性温度低于100°C（97.8°C)将冷冻二、钠冷快堆的特点©二、钠冷快堆的特点©裂变材料：钚－239，铀－235转换材料：铀－238中子类型：快中子（0.08MeV）慢化剂：无堆结构：

6、回路式（16/21)，池式(5/21)三回路传热：钠－钠－水/蒸汽二、钠冷快堆的特点©增值比大于11.24超凤凰，（0.6压水堆）裂变截面小，要求装料多富集度高堆越小越高，中国试验快堆65％，大型堆18%功率密度大超凤凰270kW/L,PWR100kW/L，BWR50kW/L传热问题突出，燃料棒细（d＝6mm）发电效率高41.3%蒸汽温度/压力＝490°C/18MPa二、钠冷快堆的特点©战略意义:铀资源充分利用PWR+FBR匹配发展，实现封闭燃料循环中国计划：-先发展PWR，积存工业钚。-202

7、5年建快堆，-2050年PWR＋FBR616GW二、钠冷快堆的特点©焚烧长寿命錒系核素，环境保护-处置技术保证数百年，-但核素影响数百万年-錒系核素在快中子轰击下裂变，其裂变产物在堆中在快中子作用下嬗变掉。池式及回路式钠冷快堆ReactorNameCountryLocationCriticalityMWthMWeFuelCoolingSystemEBR-IUSAArco-Idaho19511.20.2U1loopBR5USSRObninsk19585.9-PuO2/UC2loopsDFRUKDo

8、unreay19596014UO224loopsEnricoFermiUSADetroit196330061U3loopsEBR-IIUSAArco-Idaho196362.520UpoolKNK-IIW.GermanyKarlsruhe1977-20PuO2-UO22loopsRapsodieFranceCadarache196740-PuO2-UO22loopsSEFORUSAArkansas196920-PuO2-UO21loopBOR60USSRMelekess19696012UO22l