高温气冷堆的特点及发展概况

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1、第#:卷第#期东方电气评论B7C<#:D7<#*$$%年’月3ADEFGDE3HGDIHJHDE)@D,54<*$$%文章编号：#$$#09$$"!*$$%&$#0$$?$0$?高温气冷堆的特点及发展概况沈苏，苏宏!中国东方电气集团公司，四川成都"#$$%#&摘要：简介高温气冷堆的一些特点和世界各国研究发展高温堆的概况。图’表#关键词：高温气冷堆；特点；安全；发展中图分类号：()%*%文献标识码：+墨作慢化剂和结构材料。#前言!"#安全性好高温气冷堆是目前世界上各种反应堆中最安全国家“八六三”计划高科技项目清华大学的一种堆型，在技术上能够保证在任何情况下都不#$,-高温气

2、冷实验堆!.(/0#$&，在*$$’年#月会发生堆芯熔毁、放射性外泄等危害公众和环境安1日##时首次实现并网发电的基础上，接着又成功全或必须厂外应急的严重事故。由于它具有极高的实现1*2连续满功率运行，成为世界第#座投入运安全性，因此它可以建在人口稠密的大城市附近，行的模块式球床高温气冷实验堆。而从世界首座高如清华大学.(/0#$就建在北京近郊。温气冷堆!345678&于#9"%年在英国投入运行开始，现在世界上大部分反应堆用的是金属管棒状燃高温气冷堆走过了%$年的风雨历程，世界许多国家料元件，载热剂是水，不耐高温，即使是压水堆，都相继建造了各种类型的高温气冷堆，目前南非正

3、最高温度也只能达到’*:;。而高温气冷堆的载热在建造##座球床高温堆———直接循环氦气轮机发电剂是氦气，用石墨作为慢化剂和结构材料，通过高站。高温气冷堆逐渐以其特有的安全性、用途广泛科技工艺制造球形包覆燃料元件。它的堆芯温度可及随着模块式高温堆概念的提出而具有的小型化、达#"$$;，氦气出口的温度高达9$$;，这是其它投资少、建造周期短等特点赢得了越来越多有识之任何类型的反应堆都达不到的。高温气冷堆能具有士的青睐。近年来，国际上提出了“第%代先进核所谓的固有安全性，是采用了以下一些特殊设计。能系统”的概念，这种核能系统具有良好的固有安*<#<#采用全陶瓷包覆颗粒燃料元件全

4、性，在事故下不会对公众造成损害，在经济上能燃料元件由弥散在石墨基体中的包覆颗粒燃料够和其他发电方式竞争，并具有建设期短等优点。组成，包覆颗粒燃料直径$<:=$<9>>，中心是直高温气冷堆是有希望成为第%代先进核能系统的技径$<*=$>的核燃料@A*核芯，核芯外面有术之一。*=%层厚度、密度各不相同的热解碳和碳化硅包覆该文结合清华大学核研院设计建造的#$,-高层!见图#&。清华大学.(/0#$采用全陶瓷包覆颗冷气冷堆的特点和世界各国研究发展高温堆的概况粒球形燃料元件，直径为$<">>，中间直径$>进行简要介绍。的球芯是均匀的弥散了燃料包覆颗粒的石墨基体，每个燃料

5、元件球中包含约:’$$个燃料包覆颗粒。*高温气冷堆的特点由于采用全陶瓷包覆燃料元件，其破损外溢放射性的可能性极低。高温气冷堆是一种安全性、经济性好的先进反经过实验证明，包覆燃料颗粒破损温度为应堆，它采用全陶瓷燃料元件，氦气作冷却剂，石*#$$;，这一温度不仅大大超过高温堆运行工况下万方数据第!期沈苏等高温气冷堆的特点及发展概况,!图!高温气冷堆球型燃料元件图"包覆颗粒燃料在高温下的优异性能的最高温度#!$%&’(，也大大超过事故工况下的最石墨包壳是阻止放射性外泄的第"道屏障；由反应高温度，即：这种元件即使在事故条件下，也不会堆压力壳、蒸汽发生器压力壳和连接这"个压力壳发生

6、放射性物质外泄、危害公众和环境安全的情况的热气导管压力壳组成的一回路压力边界，是阻止#见图"(。放射性外泄的第*道屏障；一回路舱室是阻止放射")!)"采用全陶瓷堆芯结构材料性外泄的第%道屏障。堆芯结构材料由石墨和碳块组成，不含金属，")!),非能动的余热排出系统石墨和碳块的熔点都在*$$$’以上，因此即使在事清华大学!$12高温气冷堆根据“非能动安全故条件下，也绝不会发生堆芯熔毁的严重事故。性”原则进行热工设计，使得在事故停堆后堆芯的")!)*采用氦气作冷却剂冷却不需要专设余热排出系统，燃料元件的剩余发由于氦气是一种惰性气体，不与任何物质起化热可依靠热传导、热辐射等非能动

7、的自然传热机制学反应，与反应堆的结构材料相容性好，避免了以传到反应堆压力壳，在经压力壳的热辐射传给反应水作冷却剂与慢化剂的反应堆中的各种腐蚀问题，堆外舱室混凝土墙表面的堆腔冷却器，堆腔冷却器使冷却剂的出口温度可达+,$’。并且在正常运行是设置在一回路舱室混凝土墙上的冷却水管，管内时，氦气的放射性水平很低，使得工作人员承受的的水经受热后完全依靠自然循环将热量载到上部的放射性辐照剂量也低。清华大学-./0!$由于设置空气冷却器，最终将热量散到周围环境中去#见图有氦气净化和再生系统，不断对一回路中的冷却气*(，再由百叶窗排到大气中。