美企公布ThorCon熔盐堆设计_伍浩松

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1、核电厂核反应堆美企公布ThorCon熔盐堆设计【本刊2015年2月综合报道】美国Martingale公司2015年1月初公布了一种被称为ThorCon的熔盐反应堆设计。这种设计以美国橡树岭国家实验室(OＲNL)在20世纪60年代运行的熔盐实验堆(MSＲE)为基础。ThorCon设计罐体ThorCon的核心是一个密封罐体。该罐体中有一座557MWt反应堆(位于被称为Pot的容器中)、一个一回路换热器(PHX)和一台一回路泵(PLP)(详见图1)。燃料盐是一种由氟化钠、氟化铍、氟化铀和氟化钍组成的混合物。在一回路泵作用下，704℃的液体燃料从Pot顶部流出

2、，并以略低于3000kg/s的流速进入一回路换热器中。在该换热器中，燃料盐将热量传递给二回路盐溶液，并被冷却至564℃。然后燃料盐将从Pot底部流入，并向上流动，通过反应堆堆芯。堆芯主要由被称为慢化剂的石墨砖组成。石墨能够将裂变产生的高速中子(快中子)减速成为速度较慢的中子(热中子)，使图1ThorCon罐体的内部结构燃料盐中的易裂变铀发生裂变(从而将燃料盐加热至704℃)以及(间接)使部分钍转变加热以提高电厂效率。表2显示了上述4为易裂变铀。ThorCon一回路的主要设计参个回路的主要参数。数详见表1。膜式壁深井ThorCon的一个独特且极为重要的特

3、性罐体位于一个地下深井中。深井的顶是采用了膜式壁。每个深井均配备了一个部距离地表约29米(详见图2)。二回路盐膜式壁。这种壁由诸多立式钢管组成，这些溶液由氟化钠和氟化铍组成，其中不含铀和钢管通过焊接在其上的钢板连接在一起。钍。热的二回路盐溶液从一回路换热器顶这些管被注满了水，且通过顶部和底部的环部被泵出后流入二回路换热器，并将热量传形集流管联通。顶部集流管通过一根立管递给被称为太阳盐的溶液。太阳盐溶液由与一个冷却水池中的换热器相连。该换热硝酸钠和硝酸钾组成，常在太阳能电厂中作器的出口通过一根降液管与膜式壁的底部为储能介质使用。太阳盐溶液将热量传递集流管

4、相连。至蒸汽回路，产生超临界蒸汽，并对蒸汽再罐体采用热辐射的方式将热量传递给深18国外核新闻2015．2核电厂核反应堆井的膜式壁，并将壁管中的部分水转变为蒸放完成约2小时后达到峰值，约4.7MW。汽。这种蒸汽/水混合物通过自然循环上升此时，排放槽的温度约为960℃。之后，将开到冷却池的换热器中。经过冷却之后，蒸汽始一个缓慢的冷却过程。这一过程完全是将冷凝为水，并返回膜式壁底部。而冷却水非能动的，不需要操作员干预，无需阀门操池中的水可通过湿式或干式冷却塔冷却。即作，也无需外部电力。使选择较为低价的湿法方案，每天仅需要为冷却水池补充不到1立方米的水，就可满

5、足特点一个模块的罐体冷却需求。ThorCon具有安全性好、无需新技术、可深井膜式壁还可冷却装有燃料盐的燃快速部署、设备可更换和经济性好等特点。料盐排放槽(FDT)。该槽是使用低钴含量安全性的Haynes230合金制造的，是ThorCon中唯ThorCon是一种简单的熔盐堆设计。与一使用超耐热合金制造的设备。该槽位于所有现有反应堆不同，它使用液体燃料。如罐体正下方，是一个高且瘦的矩形槽。这种果因任何原因出现过热，反应堆都能自动实安排是为了提供足够的散热面积，从而使装现自我停堆，将燃料从一回路排出，并以非有燃料盐的峰值槽温低于Haynes230合金能动方式

6、排出衰变热，不需要任何操作员干的限值。在满功率工况下完成向该槽的燃预。实际上，操作员的任何行为都不能阻止料盐排放之后，传递至膜式壁的衰变热在排燃料的排放和反应堆的冷却。表1ThorCon一回路主要设计参数罐体输出电功率(MW):250.0罐体输出热功率(MW):557.0组份:NaF-BeF2-ThF4-UF4燃料盐摩尔分数:76%-12%-9.8%-2.2%燃料盐流速(kg/s):2934Pot入口温度(℃):564.0Pot出口温度(℃):704.0回路通过时间(s):13.8Pot入口压力(Bar)1.65一回路泵(kW)1006易裂变铀净消耗量

7、(kg/a)112电厂总效率:44.9%燃料中的钍含量:25.1%罐体外径(m):7.259罐体高度(m):11.738Pot外径(m):4.961Pot高度(m):5.717罐体重量(不含盐)(t):381.767燃料盐质量(t):40.51519国外核新闻2015．2核电厂核反应堆图2ThorCon设计的整体布局ThorCon反应堆位于地下30米深处，使发生一回管道破裂，也不会向外扩散能在燃料盐与大气之间有四道气密屏障:罐量和发生相变。溢出的燃料仅会向排放槽体内的一回路管道、罐体、深井腔室和深流动，并在该槽冷却。包括锶-90和铯-137井大厅。其中

8、前三道屏障位于地下超过在内的最令人担忧的裂变产物将以化合物25米深处。与当前的所有反应堆不同，