核專業(yè)知識(shí)講座-第四代核能系統(tǒng)

1、1 核專業(yè)知識(shí)講座核專業(yè)知識(shí)講座 第四代核能系統(tǒng)第四代核能系統(tǒng) 2一、第四代核能系統(tǒng)簡(jiǎn)述一、第四代核能系統(tǒng)簡(jiǎn)述六種第四代核能系統(tǒng)31.氣體冷卻快堆系統(tǒng)（GFR)系統(tǒng)描述：氣體冷卻快堆是一種快中子能譜的氦氣冷卻反應(yīng)堆，具有封閉的燃料循環(huán)。堆芯布局可以基于菱形的塊狀、柱狀或板狀燃料組件進(jìn)行布置。GFR采用直接循環(huán)的布朗循環(huán)氣輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，或者可以隨時(shí)利用其為生產(chǎn)氫的熱化工產(chǎn)品供熱。 4 優(yōu)點(diǎn)：快中子跟錒系元素結(jié)合將放射性廢物減到最少。能更有效利用易裂變和可轉(zhuǎn)換的材料。 發(fā)展情況：GFR的技術(shù)主要來源于大量的熱中子氣體反應(yīng)堆和少量的快中子氣體冷卻反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)。英、德、美、日、中、南非、俄。52.鉛冷

2、卻快堆系統(tǒng)（LFR）系統(tǒng)描述：鉛冷卻快堆是一種快中子能譜的鉛或鉛/鉍合金液態(tài)金屬冷卻的反應(yīng)堆，并且具有封閉的燃料循環(huán)，便于可轉(zhuǎn)換鈾的有效轉(zhuǎn)化和錒系元 素 的 管 理 。6 優(yōu)點(diǎn)：裝置具有較長(zhǎng)的壽期，整個(gè)堆芯可以在工廠制造組裝完全、不需要任何電氣化學(xué)方面的能量轉(zhuǎn)換。 發(fā)展情況：俄羅斯?jié)撏в玫你U-鉍合金冷卻反應(yīng)堆技術(shù)、一體化快堆金屬合金燃料重復(fù)利用和再加工技術(shù)的開發(fā)。73.熔鹽反應(yīng)堆系統(tǒng)（MSR）系統(tǒng)描述：熔鹽反應(yīng)堆是在超熱能中子譜反應(yīng)堆和完全重復(fù)利用錒系元素的燃料循環(huán)，以及在熔鹽燃料混合物的循環(huán)流動(dòng)中產(chǎn)生裂變能。熔鹽燃料流經(jīng)石墨堆芯通道，產(chǎn)生超熱能中子。在熔鹽中產(chǎn)生的熱量通過一臺(tái)中間熱交換器傳遞

3、到二回路冷卻系統(tǒng)，然后通過一臺(tái)三級(jí)熱交換器傳遞到能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 。8 優(yōu)點(diǎn)：采用封閉的燃料循環(huán)特別能夠提高钚和微量錒系元素的燃耗。熔化的氟化鹽具有優(yōu)良的熱傳遞性能，并且蒸發(fā)壓力非常低，降低了壓力容器和管系的應(yīng)力。 發(fā)展情況：主要是用于航天器推動(dòng)。1954年的航天器反應(yīng)堆試驗(yàn)對(duì)堆能否達(dá)到的最高溫度(850)進(jìn)行了驗(yàn)證。以及溶鹽燃料的穩(wěn)定性問題及與石墨鎳基材料的兼容性問題。94.4.鈉冷卻快堆系統(tǒng)（鈉冷卻快堆系統(tǒng)（SFR）系統(tǒng)描述：系統(tǒng)描述：鈉冷卻快堆是一種快中子能譜的鈉冷卻反應(yīng)堆，具有封閉的燃料循環(huán)，有利于錒系元素的有效管理和可轉(zhuǎn)換鈾的有效轉(zhuǎn)化。該系統(tǒng)重要的安全特征是較長(zhǎng)的熱響應(yīng)時(shí)間、較寬的冷卻劑

4、沸騰范圍、主回路系統(tǒng)在接近大氣壓的條件下運(yùn)行、在一回路系統(tǒng)中的放射性鈉與電廠的水和蒸汽之間有一個(gè)中間的鈉系統(tǒng)。 10 優(yōu)點(diǎn)：SFR 可用于電力市場(chǎng)，同時(shí)由于SFR是快中子能譜反應(yīng)堆，SFR更能夠有效的利用那些可再利用的易裂變和可轉(zhuǎn)換的材料。 發(fā)展情況：法國、日本、德國、英國、俄羅斯和美國等國家已建造和運(yùn)行了鈉冷液態(tài)金屬反應(yīng)堆,功率范圍從到1200MWt不等。115.超臨界水冷卻反應(yīng)堆系統(tǒng)（SCWR)系統(tǒng)描述：超臨界水冷卻反應(yīng)堆系統(tǒng)是一種高溫高壓的水冷反應(yīng)堆，它可以在高于水的熱力學(xué)臨界點(diǎn)的工況下運(yùn)行。反應(yīng)堆所采用的燃料為氧化鈾。SCWR系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是為了生產(chǎn)高效的電力產(chǎn)品。12 優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)

5、的熱效率比目前的輕水反應(yīng)堆高大約三分之一，同時(shí)也可以簡(jiǎn)化裝置的配置。 發(fā)展情況：其中許多技術(shù)可以在現(xiàn)有的輕水堆和超臨界水冷化石燃料商用電站中找到，目前還沒有SCWR的原型堆。136.超高溫反應(yīng)堆系統(tǒng)（VHTR）系統(tǒng)描述：系統(tǒng)描述：超高溫反應(yīng)堆系統(tǒng)是一種石墨慢化氦氣冷卻的、具有一次性鈾燃料循環(huán)的反應(yīng)堆。反應(yīng)堆是一個(gè)600MWt的堆芯，它與一臺(tái)中間熱交換器相連進(jìn)行熱量的傳遞可以用于生產(chǎn)氫產(chǎn)品、或?yàn)槭I(yè)或其它工業(yè)用途供熱。14 優(yōu)點(diǎn)：高效率，可以用于供熱、發(fā)電。同時(shí)，靈活地采用鈾/钚燃料循環(huán)并有助于廢物的最小化。 發(fā)展情況：基本技術(shù)已經(jīng)在先前的高溫氣冷堆項(xiàng)目中形成了，在中國的HTR-10中也準(zhǔn)備

6、驗(yàn)證在10MWt的功率水平上進(jìn)行發(fā)電和熱電聯(lián)供的可行性。 15二、第四代核能系統(tǒng)的研究開發(fā)計(jì)劃二、第四代核能系統(tǒng)的研究開發(fā)計(jì)劃第四代核能系統(tǒng)的目標(biāo)是使這些系統(tǒng)能夠在2030年之前得到廣泛的應(yīng)用下表列出了六種第四代核能系統(tǒng)研究開發(fā)的主要時(shí)間節(jié)點(diǎn)及其研究開發(fā)所需的經(jīng)費(fèi)初步預(yù)算。在可行性研究和論證階段，要證明一些關(guān)鍵技術(shù)是可行的如果上述兩個(gè)階段的研究工作進(jìn)展順利的話，至少還需要用6年的時(shí)問開展實(shí)際驗(yàn)證 工作，估計(jì)需要幾十億美元的資金。16中國核電的未來中國核電的未來 目前，中國核電發(fā)展已經(jīng)走過了20年的路程，運(yùn)行與在建的核電機(jī)組總?cè)萘恳呀咏?010GW，核電發(fā)電量約占全國總發(fā)電量的2%2%左右，已形成了浙江秦山、廣東大亞灣、江蘇田灣三大核電基地，因此已具備了穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)。 第四代核電中，達(dá)成共識(shí)的六種新型核電堆型中至少三種是快堆，由此可見由熱堆電站向快堆電站過渡的態(tài)勢(shì)。中國已開始快堆技術(shù)的開發(fā)研究，在國家“863計(jì)劃”的支持下，中國的實(shí)驗(yàn)快堆正在加緊建設(shè)，預(yù)計(jì)在“十一五”初期即可建成并投入運(yùn)行。目前我國加快大型快堆電