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不同种类的核反应堆及其优化设计

时间:2023-07-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:核反应堆的种类很多。人们把这种核反应堆统称之为热中子反应堆,或者简称“热堆”。上面提到的核反应堆都是热堆。所以这种核反应堆又叫做快中子反应堆,或者简称之为“快堆”。“简化”反应堆又称新一代的“自然”反应堆,它在更大的程度上利用了重力、对流等自然现象,避免温度过高和向周围放出射线,是一种设计简化而更安全的反应堆。

不同种类的核反应堆及其优化设计

核反应堆的种类很多。按所用冷却剂、慢化剂的不同,核反应堆即可分成轻水堆(压水堆和沸水堆)、重水堆和墨气冷堆(天然铀气冷堆、改进型气冷堆、高温气冷堆)。现在使用最普遍的是压水堆,不过石墨高温气冷堆具有相当大的吸引力

现在一般核反应堆里装的核燃料大都是天然铀或者是含3%铀—235的二氧化铀,用经过慢化剂“慢化”了的慢中子(又叫热中子)去轰击铀—235并使它发生裂变。人们把这种核反应堆统称之为热中子反应堆,或者简称“热堆”。上面提到的核反应堆都是热堆。

可是,热中子只能使铀—235裂变,而在天然铀中,铀—235只占千分之七左右,另一种铀的同位素铀—238却占了98%以上。这样,在热中子反应堆中,绝大多数的铀就不能参加核反应,不能被“燃烧”利用,结果造成极大的浪费。

为了解决这个问题,科学家们设计建造了一种新型的核反应堆,它不是用铀—235而是用钚—239作燃料,它不用慢化剂而是直接利用钚—239裂变时产生的快中子来维持链式反应。所以这种核反应堆又叫做快中子反应堆,或者简称之为“快堆”。

快堆有一特点,就是在它的反应区周围装有许多的铀—238,钚—239裂变时放出来的快中子,能够被铀—238吸收而变成钚—239。这就是说,快堆会一边烧掉核燃料钚—239,一边又使铀—238变成钚—239,而且新生的钚—239比烧掉的钚—239还多,难怪人们会形象地把它称为“快中子增殖堆”。(www.xing528.com)

有了快堆,原来没有被利用的在天然铀中占绝对多数的铀—238也得到了利用,这就使铀资源的利用率一下子提高了五六十倍,运行成本也因此降低了75%~80%。

快堆当然要比热堆来得复杂,但它也已走出实验室,开始在工业化应用的大道上迈进。现在世界上只有少数几个国家拥有快堆,而且技术还不成熟。如果把用热堆发电的核电站叫第一代核电站,那么用快堆发电的核电站就是第二代核电站。

除了快堆,一种所谓的“简化”反应堆也成了许多国家的主攻对象。“简化”反应堆又称新一代的“自然”反应堆,它在更大的程度上利用了重力、对流等自然现象,避免温度过高和向周围放出射线,是一种设计简化而更安全的反应堆。

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