液体燃料反应堆 _生活百科

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液体燃料反应堆【液体燃料反应堆】gainiangainian液体燃料反应堆是一种核能燃料，不受固体燃料那样的结构应力的影响。反应堆可在大气压下运行，不需要承受高压蒸汽爆炸的密封容器。气态裂变产物如氙鼓泡溢出，某些裂变产物沉澱析出，因此不吸收链式反应的中子。与压水堆相似，液态燃料反应堆可设计成增殖更多的燃料，而又比常规压水堆产生的废物有更强的防扩散能力。压水堆乏燃料含铀元素如铀-238吸收中子增殖产生的钸-239，这种长寿命的超铀元素成了废物储存关注的核心问题。相比之下，液态燃料反应堆有可能把储存的担心减少到几百年，因为比压水堆生产的超铀元素核素少得多。
基本介绍中文名：液体燃料反应堆
外文名：Liquid fuel reactors
用途：核燃料
常用：熔盐堆
学科：能源工程
概念熔盐堆是採用流动的熔盐作为燃料的反应堆，最早由美国橡树岭国家实验室(ORNL)提出。鑒于熔盐堆具有良好的固有安全性、可线上后处理、放射性废物少、可持续发展、防核扩散等优点，可作为先进反应堆堆型中的液体燃料反应堆使用。熔盐堆所採用的核燃料具有流动性，缓发中子先驱核会随着燃料的流动发生衰变，从而影响到反应性的变化，这不同于固体燃料反应堆。研究现状在开展流体运动对反应性的影响研究中指出有效缓发中子会随着流体的流动发生变化，在液体燃料的分析时应考虑燃料流动对缓发中子的影响。Haubenreich比较详细地从反应堆物理的角度出发对MSRE熔盐堆缓发中子进行了分析，但没有分析在不同流速下的分布情况。西安交通大学张大林等以MOSART熔盐堆为模型也开展了燃料流动对缓发中子影响的相关研究。相关研究以MSRE熔盐堆为模型，採用圆柱体均匀堆的近似处理方法，开展燃料熔盐流动对有效缓发中子的影响研究，并与燃料熔盐静止状态下的情况进行比较。通过本研究，可以进一步了解熔盐堆中缓发中子在熔盐不同流速及静止状态下的空间分布情况，进而得到燃料熔盐流动对缓发中子损失的影响。这些研究结果为深入开展熔盐堆中子动力学和安全分析提供参考依据。

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液体燃料反应堆计算模型MSRE熔盐堆一迴路熔盐为LiF—BeF2-ZrF4一UF4的组合形式，二迴路熔盐为LiF—BeF2，设计的热功率值为10MWth，实际运行的最大功率为7.5MWth 。一迴路熔盐入口温度635.00℃，出口温度662.78℃，质量流速174.13kg·S-1，通过热交换器与二迴路熔盐进行热量的交换。堆芯由石墨阵列、熔盐通道、控制棒和样品辐照通道等组成，周围採用哈氏合金作为堆芯容器，没有反射层，结构示意图见右图，主要的物理参数见表一。

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表一数学模型熔盐堆是一种液体燃料反应堆，採用的燃料具有流动性，这与传统固体燃料反应堆有较大差异。文中採用在液体燃料反应堆计算分析中普遍套用的中子动力学方程，见右图。

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动力学方程MSRE熔盐堆堆芯为无反射层结构，準圆柱体几何，因此，对于中子通量西，可利用圆柱体裸堆的临界通量分布进行近似。由于缓发中子先驱核随燃料熔盐一起流动，即缓发中子先驱核的巨观速度与熔盐的流动速度相同。损失分析熔盐堆使用的燃料具有流动性，在实际运行过程中部分缓发中子先驱核将会流出堆芯并在堆芯外会发生衰变，这将造成反应性损失。本文採用圆柱体均匀堆的近似模型，分析了MSRE熔盐堆在恆定流速下的反应性损失以及堆芯不同区域、不同燃料熔盐流速对缓发中子分布的影响。结果表明：(1)文中对MSRE熔盐堆在正常运行情况下反应性损失值的计算与实验结果相对偏差为10%；(2)缓发中子先去核在半径20 cm处各组缓发中子先驱核产生的中子浓度比半径30 cm处的高了近20%，这是由于靠近堆芯中心区域的原因；(3)缓发中子先去核在燃料熔盐的流速下从174.13kg·S-1，变成70 kg·S-1时，产生的中子浓度变化在6%以内，说明了燃料熔盐流速的变化对衰变周期越短的缓发中子先驱核组数的影响比较小。