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高溫氣冷堆
日期:2001年07月24日     

    2000年12月,國家863計劃重大項目——10兆瓦高溫氣冷實驗反應堆在北京建成,并成功達到臨界。

我國高溫氣冷堆技術的研究發展工作始于七十年代中期,主要研究單位是清華大學核能技術設計研究院。1986年國家863計劃啟動后,高溫氣冷堆被列為能源領域的一個研究專題,在國內有關單位的協作下,完成了一些重大的創新,既確保了安全可靠,又簡化了系統,達到了世界領先的水平。

那么,高溫氣冷堆究竟是什么呢?這要從反應堆說起。

通俗地說,反應堆就是“原子鍋爐”, 是通過控制核燃料的反應來產生原子能的裝置。通常,反應堆的核燃料是鈾235,在中子的作用下能夠產生核裂變。一個鈾235原子核吸收一個中子以后,會分裂成兩個較輕的原子核,以熱的形式釋放出能量,并產生兩個或者三個新的中子。在一定的條件下,新產生的中子會引發其它的鈾235原子核裂變,這種反應延續下去,就是“鏈式裂變反應”。要形成“鏈式裂變反應”,不僅鈾235要達到一定數量,還必須用慢化劑把高能量的中子減慢為“熱”中子?刂品磻阎泻巳剂系姆磻购四芫徛尫,并用載熱劑從反應堆中導出熱量,就能對核能加以利用。

現在世界上大部分反應堆用的是金屬管棒狀燃料元件,載熱劑是水,不耐高溫。即使是壓水堆,最高溫度也只能達到328攝氏度。而高溫氣冷堆的載熱劑是氦氣,用石墨作為慢化劑和結構材料,通過高科技工藝制造球形包覆燃料元件。它的堆芯溫度可達1600攝氏度,氦氣出口的溫度高達900攝氏度,這是其它任何類型的反應堆都達不到的。

與一般的反應堆不同,清華大學核研院設計建造的10兆瓦高溫氣冷堆是一種新型的反應堆,不僅保證了先進性和安全性,經濟效益也很突出。

首先,高溫氣冷堆具有固有的安全性。它的反應控制和壓力調節簡單,安全系統大為簡化。即使失去冷卻,全陶瓷的燃料元件也會逐漸降溫,任何時候都不會發生燒毀的事故。

其次,高溫氣冷堆是按照模塊化概念和準則設計建造的,避免了施工現場的大量焊接和檢驗工作,建造周期僅為2到3年;還可以連續裝卸燃料,發電效率從壓水堆的35%左右提高到了45%左右,在經濟上可以和普通的熱電廠一爭高下。

最重要的,是高溫氣冷堆可以產生900攝氏度的高溫工藝熱,除了發電以外,還具有廣泛的工業用途。

10兆瓦高溫氣冷實驗堆是我國實施863計劃取得的一項重要成果。 最近,國際上提出了“第四代先進核能系統” 的概念,要求具有良好的固有安全性,在事故狀態下不會對公眾造成傷害,并且建設周期短,在經濟上能夠與其他發電方式相競爭。10兆瓦高溫氣冷堆是最有希望成為“第四代先進核能系統”的技術之一,為我國核能事業的發展作出了貢獻。

      
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