先进的液态金属反应堆

《先进的液态金属反应堆》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆先进的液态金属反应堆国～一美国能源部负责(Argonne)国家实验室的IFR(一体化挟堆)的概念应用到通用电气(GE)公司的动力堆改进型小型模件(PRISM)增殖反应堆的设计中去.1一体化快堆(IFR)IIR概念包括游泳池型增殖反应堆,金属合金燃料,以及高温冶金处理燃料循环.由于IFR

2、的这两个特征,使得该堆同世界上所有其他液态金属反应堆相比具有的不同之处是:燃料类型和燃料循环技术.该燃料是铀,钚和锆的金属合金.按照阿贡的观点,金属燃料具有重要的新安全特性,并可在冶金工艺(常称高温冶金处理)的基础土,大大地简化燃料循环.多年来,由于金属燃料反应堆成功地应用在爱迭荷州阿贡的2号实验性增殖反应堆(EBR—I)上,从而确定了该堆型的性能.燃耗深度在150000~200000兆瓦日/吨的范围.1986年,在EBR—I上进行了极其重要的系列试验,证明了装有金属燃料的ALMR的无源安全特性,还模

3、拟了两类未能紧急停堆的预期瞬态(ATws)事件.在同一天分别进行了这两类试验,即进行了实际电厂在满功率运行时发生了全厂断电和丧失热阱事故的模拟试验.此时,暂时避开了紧急停堆回路,且无操纵员干预.在这两种事故情况下,EBR—I能方便地自行停堆,在低功率工况下,通过自然循环将余热导出,而燃料和反应堆装置均没有遭到损坏.通过阿贡所作的分析得出:该优点不仅适用于EBR—I的小功率反应堆,它还可扩大适用于10O0Mw或更大功率的反应堆.ALMR的反应堆要求闭路燃料循环,并且在一体化挟堆计划中,正在开发的燃料循环

4、技术与其他国家正推行的燃料循环技术相比有极大的不同.在世界上的另一些地方,后处理是建立在PuREx溶解萃取的基础上,而制造则是建立在氧化物颗粒粉碎和烧结的基础上.这些处理的可行性虽然已经过了长时间的论证,但是,PUREX/氧化物技术规模的经济性要求具备很大的设施,即它必须具有能服务于l0座反应堆的能力在一体化快堆的燃料循环中,采用了相关的高温,金属基本的处理——高温冶金处理.这是可在小设施上实现的简单批量生产过程.在小容量上,它具有潜在韵经济性,也许仅用在一座或几座反应堆.在美国的范围内,没有能用于初

5、始ALMR的民用后处理设施.对于ALMR的推广来说,小规模设施燃料循环技术的经济性是推广应用的前提.一在高温冶炼处理中有三个关链的步骤:(1)电提炼..在电提炼中,唯一的步骤是熔化燃料,并且通过电子传递的作用,使重金属从裂变产物中分离出来,聚集到收集器的阴极上.(2)阴极处理.在阴极处理中,重金属通过还原从阴极被提取,同时被浇铸进入提炼金属的铸模.(3)浇铸.在浇铸过程中,制造新的金属燃料捧束.阿贡正在准备EBR—I型燃料循环设施,以供来年初进行高温冶炼处理的验证.2PRISM反应堆由GE公习领导的工

6、业小组正在进行PRISM反应堆的设计.而阿贡的一体化快堆计划仅提供金属燃辩和燃料循环.其他一些国家实验室在技术开发方面提供支持,并使之有效.在关矬{生的开发和实验领域中,也有一些国际闯的协作和参与.由电力成员加入的电力研究所已提供了技术和计划两者的评审,以及与DOE合作的导则ALMR计划的反应堆殴计耜发执照的尝试,目前处在改进的概念设计阶段,正瞄准开发一个长期的,竞争性的增殖反直堆,用以提高防护和调节安全特性.完成初步设计和最终设计后,为了证实实际运转性能的持续过程中的非能动及周有的安全特性的概念,计

7、划建造一个全尺寸原型反应堆.大约在2005年,期待由美国核管会鉴定标准电广妁设计,并按GE公司的意见,约在2010g投入商业运行.3总体设计ALMR作为安全,可靠和经济竞争的液态钠冷却的快能谱增殖反应堆核电厂设计,具有下列关键的特征:?紧凑反应堆模块的尺寸规模能够便于工厂制造和装运到内地或水边现场,同时兔许全尺寸原型试验,以便确认预定的安全和性能特性.?在过冷和超功率瞬态期间,由于故障而停堆,无源反应性降低.为了获得安全.稳定的状态,通过运行人员的操作,从停堆到冷态有充裕的时间.?在热阱损失事故时,非

8、能动衰变热排除,对运行人员的差错和设备的故障是不会有影响的.?通过简单的无源安全特性以防止严重事故的扩展,致使放射性释放很小,正式的公众评价计划和训练是不必要的.?燃料的增殖能力大于它的消耗.?作为起动的裂变材料,选择应用或者是钚,或者是来自轻水反应堆乏燃料的锕系废料,或者是由于核军备撤除所获得的多余的钚.,合适的堆芯设计选择采用参考金属的燃料循环,或氧化物燃料循环.商业参考的ALMR电厂,要有9个反应堆模块,按S个为一组考虑,每组电功率为480MWe,