铅铋合金核反应堆的优点
1、中子能谱比钠冷快堆更硬
2、铅铋合金化学性质较稳定,不跟钠一样与空气剧烈反应燃烧
3、铅铋冷却剂仅靠自然循环的冷却能力也很强。
缺点:
1、铅铋合金密度太大,太重,控制棒上面插进去甚至有可能浮出来。
2、铅铋合金对材料侵蚀能力很强。对结构材料抗蚀性能要求高,目前没有完全解决。
3、铋元素储量太tm少了,不够全球造几个堆的。。。。所以铅铋只是个过渡,大规模应用只能是铅冷。
核能系统堆型中,铅铋冷却快堆的优缺点各是什么
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先说铅铋冷却快堆的优点:
采用铅基材料(铅、铅铋或铅锂合金等)作为反应堆冷却剂,能使反应堆的物理特性和安全运行具有三大显著优势:
第一,中子经济性优良,发展可持续性好。因此铅基反应堆可设计成较硬的中子能谱而获得优良的中子经济性,可利用更多富余中子实现核废料嬗变和核燃料增殖等多种功能,也可设计成长寿命堆芯,不仅能提高资源利用率和经济性,也有利于预防核扩散。
第二,热工特性优良,化学稳定性高,安全性好。铅基材料具有高热导率、低熔点、高沸点等特性,使反应堆可在常压下运行,同时实现高的功率密度。铅基材料的高密度也使得反应堆在严重事故下不易发生再临界较高的热膨胀率和较低的运动粘度系数确保反应堆有足够的自然循环能力铅基材料的化学性质不活泼,几乎不与水和空气反应,无剧烈化学反应,也几乎消除了氢气产生的可能铅基材料还与易挥发放射性核素碘和铯形成化合物,可降低反应堆放射性源项。
第三,技术成熟,应用潜力广。铅基反应堆已经具有近百堆年的运行经验,技术较为成熟铅基反应堆不仅能够应用于临界核能系统,也是次临界核能系统的主选堆型,特别是在ADS系统中,铅作为最常用的散裂靶材料,能与ADS系统实现很好的耦合由于堆芯的高功率密度等特性,铅基反应堆可实现小型紧凑化,易于在海岛、海洋动力等不同环境中应用。
通过和目前常用的反应堆冷却剂对比,可以更直观地体现铅基材料作为冷却剂的优势:
铅与水相比,具有中子吸收截面小、沸点高、热导率高等特点。铅的吸收截面比水小,慢化能力更是远小于水,所以铅一般用作快堆的冷却剂铅的沸点高,可以消除由于冷却剂沸腾导致的堆芯裸露问题,有效降低发生堆芯熔化事故的可能性同时还可以将反应堆设计成常压系统,避免高压系统带来的安全性和复杂性问题铅的导热率高,可以有效提高反应堆的热传输效率,可以使热传输系统和换热器设计得更加紧凑,提高反应堆的安全性。
铅和钠相比,化学活性低,沸点更高,热膨胀性能更好。铅与水和空气不发生剧烈反应,不会像钠冷快堆那样发生钠火事故铅的沸点高,也避免了像钠冷快堆那样引入正的空泡反应铅的热膨胀性能好,一回路自然循环能力强,具有更好的非能动安全特性。
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