超高溫氣冷堆介紹

超高溫氣冷堆(VHTR)調(diào)研報告 3 31.1高溫氣冷堆—實(shí)驗(yàn)堆 31.2高溫氣冷堆—原型堆 3 42.目前各個國家的發(fā)展?fàn)顩r 4 5 8 9 9 6.總結(jié) 參考文獻(xiàn) 1.1高溫氣冷堆—實(shí)驗(yàn)堆英國1960年建造20MW實(shí)驗(yàn)堆“龍堆”(Dragon).美國1967年建成40MW的桃花谷(PeachBottom)實(shí)驗(yàn)堆。德國1967年建成15MW的球床高溫氣冷堆(AVR),并發(fā)展了具有自己特色的球形燃1.2高溫氣冷堆—原型堆美國1968年建造330MW圣·符倫堡(FortStvrain)電站，1976年并網(wǎng)發(fā)電?？陀^要求：美國三里島事故發(fā)生后，人們設(shè)2.目前各個國家的發(fā)展?fàn)顩r和圣弗倫堡核電站等)建設(shè)和運(yùn)行中已得到了充分的開發(fā)和驗(yàn)證，并且是GT-MHR歐盟也在積極研發(fā)高溫氣冷堆電站，組織了歐洲工業(yè)界和科研機(jī)構(gòu)的近20多家單位在EURATOM框架內(nèi)開展了下一代高溫氣冷堆HTR/VHTR的研究項(xiàng)目，作為世界著名核供應(yīng)商的阿海琺(AREVA)集團(tuán)也正在以往參與GT-MHR設(shè)計中獲得的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開發(fā)甚高溫VHTR以1000℃的堆芯出口溫度供熱，這種熱能可用于制氫或?yàn)槭推渌I(yè)提供工藝熱。參考堆的熱功率為600MWt,堆芯通過與其相連的一個中間熱交換器釋放工藝熱，反應(yīng)堆芯可以是像正在日本運(yùn)行的HTTR那樣的棱柱形塊堆芯，或者是象正在我國運(yùn)行的VHTR參考堆的主要參數(shù)見表13],反應(yīng)堆參數(shù)參考值反應(yīng)堆功率600MWth冷卻劑進(jìn)/出口溫度640/1000℃堆芯進(jìn)/出口壓力取決于具體的工藝氦氣質(zhì)量流量堆平均功率密度6~10MWth/m3參考燃料組成碳化鋯包層的燃料顆粒，可以是塊狀、柱狀或球狀核電廠凈熱效率涂層顆粒(c)球狀燃料元件圖1球狀燃料元件冷卻劑孔，真徑18.2mm(6個)燃料孔，五徑15.8mm(132個)2可燃毒物棒冷卻劑流漢燃料稀亮接A-A副麗定位銷槽(3個)《b)校枉形元件圖2柱形燃料元件5g.1VHTNmelvehersurshuotmmert/SDDEremnemsMinHRRsVHTR設(shè)計主要設(shè)計特點(diǎn)體現(xiàn)在：奉冷卻劑氦為單相、不冷凝、惰性，不受反應(yīng)性影響。氦冷卻劑決定了泄漏率必須低。奉石墨堆芯熱容量高，減緩熱響應(yīng)和在超高溫條件下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，功率密度約是輕水的奉有限的反應(yīng)堆總功率需通過傳導(dǎo)和輻射就具備了最終熱阱的能力，同時不會損傷燃料4.VHTR堆型的優(yōu)缺點(diǎn)劑出口溫度高(高于850℃)、功率密度大(大于6MW/m3)、燃料和材料壽命長(大于40和很大的溫升裕度，使反應(yīng)堆在任何情況下即使不進(jìn)行人為的干預(yù)也能安全停堆，同時停堆后的熱量(余熱)可以依靠自然對流、熱傳導(dǎo)和輻射等自然機(jī)理傳輸?shù)蕉淹猓ＷC堆芯燃料元件的最高溫度限制在其允許溫度以下，因而在任何情況下也不會發(fā)生堆芯熔毀、放射性外奉綜合效益高：VHTR冷卻劑出口溫度在1200℃時的熱效率能達(dá)到60%。這不僅能提圖6VHTR熱效率與冷卻劑出口的溫度對比到世界先進(jìn)水平，為商業(yè)化開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。20萬千瓦級高溫氣冷商用示范堆5.2VHTR需要填補(bǔ)的技術(shù)缺口4使堆芯出口溫度從850℃提高到1000℃,甚至更高溫度；綜上所述，超高溫氣冷堆(VHTR)是一種功率高、應(yīng)用范圍廣、安全性高的重要設(shè)計方多50%的電能。同時由于出口溫度高，VHTR還可以應(yīng)用于多種工藝應(yīng)用，如制氫、工業(yè)熱或聯(lián)產(chǎn)利用的各種領(lǐng)域等。這是解決未來電力和運(yùn)輸用燃料需求的一個有效途徑和方向。溫反應(yīng)堆材料的研究，將會對未來反應(yīng)堆材料的研究起重要作用。[2]劉志銘.四代核能系統(tǒng)中高溫氣冷堆VHTR技術(shù)的初步跟蹤分析[C].中國電機(jī)工程學(xué)會核能發(fā)電分會2009年學(xué)術(shù)年會，2009;453-461.[6]TimAbram,SueIon.Generatio