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發(fā)展快中子核電站

1、快中子與熱中子的特性快堆是今天唯一的技術(shù)路線有效為人類提供一種無污染，取之無盡的能源堆型。快堆的四個優(yōu)點是：（一）佳化環(huán)保（二）核廢料少（三）燃料閉式循環(huán)，充分利用天然鈾中的U238（四）嬗變少類錒系核素（NP錚，Am镅，Cm鋦）轉(zhuǎn)化成為廢料。快堆利用的中子是直接裂變出來的快中子（其平均能量約為2Mev）。因為其裂變截面（即裂變概率）在這個能域很小，（例如，在這平均能域，Pu239的σf≌1barn），故快堆需要的鈾或钚的富集度E較大（13%圖1：Pu239的裂變及俘獲有效截面σf及σc隨入射中子能量的變化λ(b)=f(E(ev))2、快堆的增殖作用快堆在燃料燃耗的過程中，可以將U238嬗變?yōu)镻u239（可裂變核素）,但是堆中必須具備足夠的中子。其條件是，當(dāng)Pu239吸收一個中子產(chǎn)生裂變放出的中子數(shù)目應(yīng)大于2.3（即>2.3），其中一個中子維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一個中子將U238嬗變?yōu)镻u239增殖作用，0.3個中子被結(jié)構(gòu)吸收或外漏。這就能將貧鈾U238（即濃縮鈾工廠出來的天然鈾中含有99.3%的U238）全部焚燒，理論上可以將天然鈾燒至100%，而不限于0.7%。這是說，對快堆的每Kwh的電價根本是近于零。目前世界上累積的貧鈾數(shù)量已夠快堆發(fā)電千年。這是說，從壓水堆過渡至快堆之后，可以實現(xiàn)一個無限期發(fā)電的世界。 3、快堆的概念設(shè)計及安全問題反應(yīng)堆的功率比P是與裂變核（Pu或U235）的反應(yīng)率成正比如下：因為快堆的微觀裂變截面比壓水堆的小10至100倍，故快堆需要的燃料（Pu）的富集度較大（13%至26.5%）。壓水堆的燃料（U235）的富集度（N5/N5+N8）僅4%左右。壓水堆的中子平均能量E=400Ker，快堆的中子平均能量E=2Mev，堆的功率密度為300Mw/cm3，比壓水堆的約大三至四倍。這么大的功率密度，正適用液態(tài)金屬（鈉）將熱量排泄。鈉的作用是實現(xiàn)一個高中子譜，傳遞高密度（W/cm3）的熱量。快堆有兩種堆型：（一）池型（二）回路型中國，俄羅斯，法，英，美，印度采用池型，日本采用回路型。快堆由三個回路組成：（一）回路為鈉池，堆芯（二）二回路，為中間鈉回路（三）三回路為水蒸汽發(fā)生器的水回路

清華大學(xué) 2021-04-13

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