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喝醉的心
发表于 2024-6-26 14:12:37
低温气冷堆（HTGR，亦称作甚低温反响堆，VHTR）在设计上属于第四代核反响堆，[1]运用石墨作为加速剂。这类反响堆不但可使用低稀释铀作为燃料，也能够运用高稀释铀和钍燃料，完成钍-铀燃料循环。其堆芯可以采取柱状燃料元件（相似惯例反响堆堆芯）或球形元件（相似球床反响堆堆芯）。从实际上讲，甚低温反响堆的出口温度可以到达1,000 ℃，远高于普通轻水堆。[1]其发生的低温使得经过热化学硫-碘循环消费氢气等利用成为能够。
反响堆设计
中子加速剂
低温气冷堆普通运用石墨作为中子加速剂。石墨具有较大的体积比热容，可以接受低温依然保持构造不变性。但相对轻水和重水，石墨的加速才能较差。但石墨的中子吸收截面小。因而石墨包覆资料对核燃料的原子数密度比（简称碳铀比）可以比轻水堆的相应值高很多，而不会形成加速剂对中子的过量吸收。碳铀比到达最优最大值时，燃料的临界装量到达最优最小值。碳铀比进一步添加时，石墨吸收的中子数过量， 燃料临界装量也必需加大。在碳铀比的最优值左近，虽然功率密度由于少量石墨的存在而偏低，但单位分量的核燃料收回的功率（燃料比功率）依然很高。燃料初装量降落意味着初始投资降落。[6]
核燃料
低温气冷堆运用的燃料是包覆型燃料颗粒，如TRISO颗粒。包覆型燃料颗粒的燃料芯通常由二氧化铀制成，但碳化铀或氧碳化铀也能够运用。氧碳化铀含氧量较低，可以增加碳被氧化成一氧化碳致使TRISO颗粒的外部压力上升。[7] TRISO颗粒要末被分散在球形元件中，要末被模压成棒状，然后拔出曾经六边形石墨块中。QUADRISO燃料设计可以更好地控制过度反响。[8]
冷却剂
氦
迄今大部份低温气冷堆都运用氦气作为冷却剂。氦气化学性质不变，[9] 中子截面小。[10]氦不会对反响堆部件发生化学腐蚀，密度、温度变化对反响性影响小，容易提纯洁化，粘度小，质量比热容大。在反响堆中氦气可以被加热到接近1,000 ℃而不发生任何化学变化，有益于进步换能效力。
熔盐
熔盐反响堆运用熔融的氢氟酸盐作为球床堆芯的冷却剂。[11]（section 3）这类反响堆和低温气冷堆有很多类似的地方，区分在于后者运用氦气作为冷却剂。熔盐反响堆有很多优点，比方某些熔盐的沸点很高 （超越1,400 ℃）、堆内压力不高、功率高、换能效力高，以及在变乱产生时能更好的避免裂变产物逸出。
反响控制
低温气冷柱状堆中，控制棒的运用和惯例轻水堆相似。低温气冷球床堆除了可使用控制棒以外，还可使用在包覆层中混入中子毒物的燃料球。
反响堆资料
低温气冷堆中的低温、高压、高中子通量对反响堆资料形成了严峻的应战。假如运用熔盐冷却剂，其化学腐蚀也是一个重要成绩。[11]（p. 46）在对第四代反响堆的普通性研讨中，有学者提出，不管在有还是没有应力存鄙人具有高不变性、在老化后仍能坚持其抗拉强度、延展性、蠕变并且耐腐蚀的资料，将是低温气冷堆的首要候选资料。其建议运用的资料包罗镍基超合金、碳化硅、特定等级的石墨、高铬钢和难熔合金等。[12]
特点及平安
低温气冷堆应用了氦气冷却、石墨加速剂的固有平安特性（见上）。在控制安装都生效的形态下，球床反响堆也很难致使堆芯融化。此设计允许高熄灭深度（接近200 GWd/t）并能较好的避免裂变产物逸出。低温气冷堆的设计寿命为60年。[13] 此反响堆热效力可到达50%，远高于其它设计。[14]低温气冷堆可以建在冷却水源缺乏的中央。其发生的热量用于制氢气，可用作氢能的原料。[15]
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