俄罗斯核战略的关键：BN-800快中子增殖堆

【英国《国际核工程》2005年3月刊报道】俄罗斯BN-800快堆项目将满足21世纪核电面临的更加紧迫的新要求,包括防扩散要求。钠冷却快中子反应堆已经被选为实施《21世纪上半叶俄罗斯核电发展战略》的堆型。专家们关注的焦点目前主要集中在如何使这种堆型具有经济竞争力,并创建闭合燃料循环工业。目前正在乌拉尔斯维尔德洛夫斯克地区别洛雅尔斯克核电厂建造的新型BN-800反应堆将在完成上述两项任务中发挥重要作用。BN-800项目是俄罗斯开发的钠冷快堆的一种后续堆型,其开发基础是前后三代钠冷快堆的设计和运行经验。BN-800主要基于在以前的BN…     

印度政府为快中子增殖堆采取新步骤

【美国《核新闻》2004年1月刊报道】印度原子能部组建BHAVINI公司,旨在建造一座500MWe原型快中子增殖堆(PFBR)。该堆将建在卡尔巴卡姆(Kalpakkam),耗资349.2亿卢比(7.7亿美元),计划于2010年投入商业运行。印度原子能部部长AnilKakodkar解释说,新成立的BHAVINI公司将负责使印度快中子增殖堆(FBR)技术商业化。印度英迪拉·甘地原子研究中心(IGCAR)拥有印度FBR的专业技术,并且建造和运行着快中子增殖试验堆(FBTR)。印度核电有限公司(NPCIL)拥有BHAVINI公司5%的股份,并且向其提供用于管理PFBR项目的专门知识。NPCIL运行…     

法国和日本合作开发快中子增殖堆

【《欧洲核综览》2000年11～12月刊报道】 法国和日本都是石油、煤、天然气化石能源资源贫乏的工业国家,所以它们都把核能看作是避免在能源方面高度依赖其他国家的一条出路,并且制订了相仿的计划,这也就不足为奇了。 两个国家都已利用轻水堆建成巨大的发电容量(法国是63180 MWe,而日本是43510 MWe),并且认为快中子堆对于今后利用由后处理获得的钚和通过再生确保铀的完全利用是必不可少的。 在这两个国家中,快堆的开发是围绕三个主要实现阶段安排的:小型实验堆(法国是“狂想曲”,日本是“常阳”),然后是原型电厂(法国是“凤凰”250 MWe,日…     

俄罗斯快中子增殖反应堆的发展

前苏联是世界上拥有最大的快中子增殖反应堆计划的国家之一。今天，在快中子技术方面，俄罗斯仍处于世界前列。研究主要集中在物理和动力工程院(IPPE)，该院自l9499年以来一直设计快堆。     

快中子增殖堆的最新开发动向

【日本《原子能视野》2000年1月刊第31～34页报道】 快中子增殖堆能有效利用铀资源,使能源再生,并且有可能降低放射性废物对环境的压力,所以若设想一下“能源资源问题”、“环境问题”、“大量消费、大量废弃转向再循环公司”等,那么将来不仅日本,各国的能源问题都可望解决。这里就将各国的快堆状况和日本国内最近以核燃料循环开发机构为中心的电力公司合作研究快堆的情况作一介绍。 1 各国的新动向 (1)美国 从20世纪40年代前半期开始,美国便领先世界着手开发快中子增殖堆(FBR),继“EBR-Ⅱ”之后又建造运行了辐照试验堆FFTF(快中子通量…     

钠冷快中子增殖堆安全监管重要关注点探讨

钠冷快中子增殖堆(钠冷快堆)是一种最成熟、最具商业化前途的快堆堆型。但由于其材料、冷却剂安全性及经济竞争力等方面的原因,国内仍处于实验堆运行阶段。由于缺乏钠冷快堆安全监管方面的法规、标准、技术及经验,监管工作面临巨大挑战。本文将钠冷快堆与压水堆进行比较,并将钠冷快堆的特点与监管工作的特点相结合,从堆芯、系统及设备等方面提出15个监管重要关注点,并给出一系列相关建议。     

我国的快堆技术发展和实验快堆

随着我国核电技术的发展,自主研制钠冷快中子增殖堆十分必要。本文介绍了我国在研究开发快堆技术方面的历史和实验快堆的设计原则、设计简介和安全特性。     

加速增产核燃料的天然安全“核热泉”快中子增殖堆

为保证21世纪中国经济的持续稳定地高速增长,必须充分发挥核能的巨大潜力,使之配合其他可再生能源同步增长,及早大规模替代煤炭等化石能源。由于目前国内大量兴建的核电站以压水堆为主,需要消费大量天然铀资源,倚靠廉价铀供应难于维持长期增长,必须依靠快中子增殖生产人造裂变燃料——钚,才能摆脱天然铀原料短缺的束缚。然而,传统的快中子增殖堆的核燃料增产速度较慢,难于配合中国核电的高速增长。本文介绍一种先进快中子增殖堆(AFBR)方案,其中利用在线连续换料的空心球形燃料元件,依靠载热剂的出入口之间的温度差实现满功率自然循环,可以成倍地提高燃料比功率与核燃料增殖速度。本快中子增殖堆改进了俄罗斯称为"天然安全"的BREST铅冷快堆设计方案,成为无须人为控制的"核热泉",它能在不设置加压泵及高位铅池的情况下,自动按外部负荷需要供应必要的热量,完全依靠自然循环将全部裂变热能及停堆后堆芯余热散出,不至对环境产生放射性污染。     

超高通量快中子研究堆需求分析

实现超高快中子通量是世界先进研究堆的重要发展方向,对于加快第四代先进核能系统燃料及材料创新发展具有重要意义。本文从先进核能堆内结构材料与核燃料的辐照考验、长反应链超钚元素生产等角度,初步分析了我国建设超高通量快中子研究堆的必要性。在此基础上,确定了超高通量快中子研究堆的堆芯最大中子注量率及其冷却剂,给出了反应堆主要参数及冷却剂流动方案。反应堆热功率为200 MW,冷却剂为铅铋合金,最大中子注量率大于1016 cm?2·s?1。      

快中子堆启堆试验

以大、中型池型试范快堆为例,介绍有关快堆启堆的两个主要试验阶段的经验:(1)装料前预备工作、充钠、堆整体试验;(2)装料、逼近临界及提升功率试验。     

快中子脉冲堆用快速响应保护仪

为了保证快中子脉冲堆在爆发脉冲后迅速停堆,研制了快速响应保护仪。该仪器采用ST401快速响应塑料闪烁体配以GDB-44F型光电倍增管作为探测器,通过电流放大后输入触发器单元,在功率超过保护设定值后12μs内输出触发信号,触发主安全块在100ms内下降5mm,使堆处于深次临界状态。在CFBR-II堆的200余次脉冲运行中,快速响应保护仪触发主安全块下降5mm的时间小于90ms,保障了堆的安全。     

快中子脉冲堆用快速响应保护仪

为了保证快中子脉冲堆在爆发脉冲后迅速停堆,研制了快速响应保护仪.该仪器采用ST401快速响应塑料闪烁体配以GDB-44F型光电倍增管作为探测器,通过电流放大后输入触发器单元,在功率超过保护设定值后12μs内输出触发信号,触发主安全块在100ms内下降5mm,使堆处于深次临界状态.在CFBR-Ⅱ堆的200余次脉冲运行中,快速响应保护仪触发主安全块下降5mm的时间小于90ms,保障了堆的安全.     

熔盐快堆Th-U燃料循环增殖性能分析

熔盐快堆是当前国际上关注的热点之一,本文基于堆芯结构双流体方案,即裂变熔盐燃料和增殖熔盐介质各自独立冷却循环,利用氟化或氯化熔盐中钍铀重金属盐高温下的高溶解度特性,获得熔盐快堆的高增殖。通过比较钍铀燃料循环熔盐快堆的三种可行性熔盐燃料方案(LiF+ThF_4+UF_4、NaF+ThF_4+UF_4和NaCl+ThCl_3+UCl_3),采用基于反应堆安全分析和设计的综合性模拟程序SCALE(Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation),计算了中子能谱、反应性温度系数,分析了增殖比BR(breeding ratio)受反应堆裂变区、增殖区和ZrC中子反射层的尺寸影响、熔盐中~6Li和~(35)Cl同位素丰度的影响,以及熔盐密度误差对BR计算值的准确性影响、易裂变核素随反应堆运行时间演化等。在钍铀燃料循环熔盐快堆中,通过优化处理得到三种熔盐燃料方案的增殖比BR约为1.2。     

快中子脉冲堆中子价值计算研究

利用MCNP程序建立了CFBR-Ⅱ堆结构的三维模型,借助中子倍增的方法实现了计算中子价值的功能。为消除实验中用中间钢托盘孔道内的中子价值代替上下半球的中子价值而引起的差异,利用均匀抽样技巧对各区域沿径向分层细致计算。结果表明,中子价值最大处位于高富集度铀区域中间某层而非系统中心或上下半球球心,其他区域中子价值则沿径向单调递减。     

快堆在我国未来核电事业发展中的战略地位

根据到下世纪中(2050年)我国能源和电力需求预测,分析了快堆在我国未来核电事业发展中的战略地位。     

快中子脉冲堆中子价值计算研究

利用MCNP程序建立了CFBR-Ⅱ堆结构的三维模型,借助中子倍增的方法实现了计算中子价值的功能.为消除实验中用中间钢托盘孔道内的中子价值代替上下半球的中子价值而引起的差异,利用均匀抽样技巧对各区域沿径向分层细致计算.结果表明,中子价值最大处位于高富集度铀区域中间某层而非系统中心或上下半球球心,其他区域中子价值则沿径向单调递减.     

熔盐快堆U-Pu燃料循环增殖性能分析

熔盐快堆增殖是当前国际上关注的热点,本文基于堆芯结构双流体方案,利用氟化或氯化熔盐中铀钚重金属盐高温下的高溶解度特性,获得熔盐快堆的高增殖。对铀钚燃料循环熔盐快堆的三种可行性熔盐燃料方案(LiF+PuF_4+UF_4、NaF+PuF_4+UF_4和NaCl+PuCl_3+UCl_3),采用基于反应堆安全分析和设计的综合性模拟程序SCALE(Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation),计算了中子能谱、反应性温度系数。分析了增殖比BR(Breeding Ratio)受反应堆裂变区、增殖区和中子反射层的尺寸影响,熔盐中~6Li和~(35)Cl同位素丰度对BR的影响,以及BR随运行时间动态变化。计算结果表明:氯盐方案(BR=1.46)与两种氟盐方案(BR≈1.06)相比较,具有更大的增殖能力优势。结合熔盐相图、BR随重金属摩尔浓度变化和BR最大值随熔盐平均工作温度变化曲线,可以在熔盐快堆设计中快速确定熔盐的工作温度、重金属摩尔浓度和反应堆增殖比。     

我国快堆发展战略目标研究

我国是一个发展中大国,能源需求量大且增加迅速。考虑到资源的有限性和环境问题,核能必将成为我国主要能源之一。政府已决策2020年我国核电装机容量将达到40 GW。据预测到2050年需发展到240 GW。铀资源的有限性和国际铀市场的不确定性,促使我们认真考虑快中子增殖堆及其闭式燃料循环的发展。设想的快堆发展战略目标是:(1)2030年实现一址多堆运行800～900 MW商用增殖快堆;(2)2050年核电装机容量发展到240 GW;(3)2050年以后逐步实现核能大规模替代化石燃料。     

俄国家杜马呼吁支持快堆国家战略

【美国《核子周刊》2005年4月21日报道】在对“核能创新开发的法律条文”进行听证后,俄罗斯国家杜马建议联邦政府开发具有闭合燃料循环的快中子增殖堆。做出此建议的主要理由是在快堆中能够再循环乏燃料(尤其是进口的乏燃料)并对以前积累的武器级钚加以利用。议员指出,美俄两国在钚的贮存上都需要花费大量资金,而双方至今尚未达成如何处置钚的有关协议。根据美俄军控协议,计划在俄罗斯建造一座利用过剩武器级钚制造混合氧化物(MOX)燃料的工厂,生产用于VVER-1000和VVER-1500反应堆的燃料,但资金尚未全部到位。俄国家杜马支持作为别洛雅…