白界昙伦信息门户网>科技>里程碑式重大进展!我国铅铋零功率反应堆首次实现临界

里程碑式重大进展!我国铅铋零功率反应堆首次实现临界

2019-12-01 08:16:26 1696人参与  1696条评论

目前,世界上400多家核电站的主要反应堆类型称为热反应堆(thermal reactor),其中铀-235像煤,铀-238像“废”煤矸石。不幸的是,铀235的自然储量仅占0.66%,其余大部分是铀238,占99.2%。

不同于在热反应堆中使用核燃料,快速反应堆中常用的核燃料是钚-239。钚-239裂变时释放的快中子将被安装在反应区周围的铀-238吸收,变成钚-239,从而增加反应堆中核燃料的数量,启动反应循环,铀资源利用率提高到60%-70%。这意味着相对贫穷的铀矿具有开采价值。

快堆的另一个突出特点是燃烧的核废料越少。热反应堆反应后的残渣仍然具有很高的放射性,核废料在快堆反应中循环利用后,放射性物质的衰变期可以缩短,从而大大减少了核废料的处置量。因此,快堆被认为是第四代核电技术。

根据冷却剂的类型,快堆通常可分为气冷快堆、钠冷快堆和铅/铅铋冷快堆。

目前,在快堆中,大家以前都知道钠冷快堆,中国工程院院士徐沅为此工作了半个多世纪。

今天,我们需要知道另一种快堆——铅铋冷却快堆。

铅铋快堆和钠冷快堆属于液态金属冷却快堆,但前者使用铅铋共晶合金作为冷却剂。

记者12日从中国核工业集团公司中国原子能研究所获悉,中国第一座铅铋零功率反应堆七星三号(Qixing III)已在该研究所达到第一临界状态,并正式启动中国铅铋快堆核心核特性物理实验。

七星三号铅铋零功率反应堆控制室

这被认为是中国铅铋堆芯关键技术的里程碑。

针对铅铋反应堆工程的重点和难点问题

铅铋反应堆和零功率实验项目的负责人杨红义告诉记者,零功率装置是一种运行功率极低(高达100瓦)的反应堆。由此获得的零功率实验数据就像一把“尺子”,可以“校准”关键核数据、核心物理设计方法、反应堆测量技术等的准确性和可靠性。在任何新型核能系统的研发过程中,首先开发相应的零功率装置,进行实验积累原始数据,全面掌握堆芯核参数和堆芯物理特性,并在此基础上改进反应堆设计的热工、力学和屏蔽等其他方面。

目前,许多机构都在从事铅铋快堆的研究,但这一关键的七星三号零功率反应堆是中国唯一一个具有铅铋反应堆研究和试验核心的装置。

七星ⅲ铅铋零功率反应器

专家解释说,该装置的设计和建造并不容易。不仅要保证反应堆的安全和可控,更重要的是要有准确的测量方法来准确测量其物理过程,从而为铅铋快堆工程获得有价值的第一手数据。

七星三号针对铅铋快堆工程中的重点和难点问题,准确构建了大尺寸铅铋合金冷却剂材料中核燃料与铅铋合金冷却剂材料的相互作用模式,更准确地模拟了铅铋反应堆的核心物理特性;根据不同原理配备多个被动安全关断系统,具有较强的内在安全性;该系统实现了控制、操作和数据采集的一体化,操作更加方便,配备了多套实验测量系统,能够获得丰富准确的实验数据。

预计它将形成一个可移动的核动力源。

在成功到达临界点后,七星三号的任务并没有结束。开展一系列实验工作,获得的堆芯核参数实验数据可直接用于CNNC各类铅铋反应堆工程设计基础核数据的宏观检查,堆芯设计和安全分析方法的综合验证,反应堆运行技术的创新研发。

与传统反应器相比,铅铋合金熔点低、沸点高,不仅大大降低了设计和工程难度,而且具有较高的固有安全性和抗重大事故能力、较高的能量密度和较长的运行寿命。在应用方面,可以设计成兆瓦级大型发电厂或兆瓦级小型模块化核动力源,其中小型核动力源可用于深海空间站、海上石油勘探平台、南海地区的岛屿开发、偏远地区的能源供应和大数据中心。

“它能有多小?在路上行驶的汽车可以携带它。这是一个真正的移动核动力源。”专家说。

在临界仪式上,CNNC副总经理曹树东提到,阶段目标是到2025年完成小型铅铋反应堆示范反应堆的建设,尽快实现小型铅铋反应堆项目的技术突破,形成模型谱系开发和批量生产应用的能力。(科技日报记者陈瑜)

来源:科技日报微信公众号上的图片均来自中国原子能科学研究院。

来源:科技日报微信公众号

云南十一选五投注 北京11选5投注 北京十一选五 江苏快3投注