快堆中间回路及增殖比
对热中子堆核电站,就铀资源的利用而言,主要是利用天然铀中约占0.7%的铀-235,其余,99.3%的铀-238大部分不能被利用。而快中子堆可以充分利用铀-238把它的利用率从l~2%提高到60~70%。铀-238吸收一个中子变成钚-239。l克钚-239裂变时发出的热量相当于3吨煤的热量。世界铀矿储量约为460万吨,可换算成138,000亿吨煤。目前,全世界已探明煤的储量为6,630亿吨。所以,快中子堆充分利用这些铀资源,就相当于目前已知煤储量的21.8倍。
目前,各国发展的主要是用铀、钚混合氧化物作燃料,用液态钠作冷却剂的快中子增殖堆。它的简单工作过程是:堆内产生的热量由液态钠载出,送给中间热交换器。在中间热交换器中,一回路钠把热量传给中间回路钠,中间回路钠进入蒸汽发生器,将蒸汽发生器中的水变成蒸汽。蒸汽驱动汽轮发电机组。
中间回路把一回路和二回路分开。这是为了防止由于钠水剧烈反应使水从蒸汽发生器漏入堆芯,与堆芯钠起激烈的化学反应,直接危及反应堆,造成反应堆破坏事故。同时,也是为了避免发生事故时,堆内受高通量快中子辐照的放射性很强的钠扩散到外部。
快堆可以增殖核燃料,也就是说会越烧越多。我们知道,铀-235一次裂变可放出2.43个快中子,钚-239可放出3个快中子;维持链式反应只有一个中子就够了,余下的1.43个中子可让铀-238吸收,使大部分的铀-238变成钚-239,其中一小部分中子引起了铀-238裂变。如果余下的中子全部被铀-238吸收,那么,每发生一次核裂变,就可产生一个以上新的核燃料——钚-239。当这种新产生的核燃料与所消耗的核燃料之比值大于1时,就称为增殖,其比值称为增殖比。如果这个比值低于1,就称为转换比。对热中子堆,浪费中子较多,这个比值不可能大于1,一般,对气冷堆约为0.8,对轻水堆约为0.5,而快堆的增殖比在1.1~1.4之间。
快堆与原子弹的区别
快堆的优点和难点
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