作业帮为什么核反应堆是可控的?具体是如何实现控制的?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/30 02:20:15
为什么核反应堆是可控的?具体是如何实现控制的?
为什么核反应堆是可控的?具体是如何实现控制的?
为什么核反应堆是可控的?具体是如何实现控制的?
不仅如此,气冷堆还有先天的安全性,几乎是“绝对安全”的,核电事故那就是堆芯因为温度过高而融化,进而破坏安全设施,造成核泄露.由于球床燃料的结构特点,这是不会发生的.前面我们说了,燃料煤球里面的瓜子壳是陶瓷材料,瓜子仁是二氧化铀燃料,这个壳可以承受1600度的温度,正常情况下,外面的石墨“瓜瓤”的温度是900度左右,一旦作为冷却的氦气停止供应了,煤球的温度就会升高,“瓜瓤”的温度也会升高,由于瓜瓤比瓜子多得多,会迅速带走瓜子表面的温度,向外界辐射出去,保证“瓜子壳”不会超过极限的1600度.所以堆芯是不可能融化的.清华的示范堆就曾经不止一次表演过在不插入控制棒的情况下停止冷却的氦气泵,整个堆芯迅速达到热平衡,进而安全停堆. 如果说第三代压水堆AP-1000的非能动安全设计还依赖于一套需要维护的安全设备的话,高温气冷堆连这套设备也省了.所以说,这种设计不再需要能耐压的安全壳,不再需要冗余的安全设备,甚至可以简化成一回路设计,大大降低了成本.做成模块化的电站,由于其独有的安全性,甚至可以在大城市周边直接安装使用. 球床气冷堆的效率优势,即电效率超过40%,大大高于哪怕是三代的压水堆,甚至四代的超临界堆,这就进一步降低了发电成本.此外,由于热效率高,气冷堆的供热优势也十分明显,未来无论是高温裂解天然气制取氢气还是高温电解水制取氢气,900度的高温热源都是必不可少的. 此外,球床气冷堆的优势还在于它的燃料燃烧十分充分,后处理成本低,模块化的气冷球床电站你可以给任何人用,而不必担心核废料被做成脏弹搞恐怖袭击. 球床堆的缺点,那就是对于气冷回路的加工要求很高,氦气透平机的功率不易做大（不过没关系,我们可以并联若干个小的,一样用）,而气冷堆的功率密度远远小于压水堆（当然了,冷却工质是气体,怎么可能小得了）,这对于发电堆来说不是什么缺点,但是对于动力堆却是致命的,也就是说,气冷堆上潜艇之类的传闻,完全是无稽之谈了. 相对于球床气冷堆,另一种流派就是柱状燃料的气冷堆,不同之处就是把燃料做成柱状,也就是大块的石墨里面有很多小洞,小洞里镶嵌包裹陶瓷外壳的二氧化铀燃料线.这样的优势是效率更好一些,电效率可以接近50%,且单堆功率容易做大.缺点是组件制造要求高,无法不停堆换燃料. 后一种流派的代表是日本、美国和俄罗斯,日本设计了GTHTR300,单堆热功率高达600Mw,比体积差不多的中国HTR-PM大了1/3,俄罗斯和美国也联合设计了GT-MHR,与日本的类似.日本的30Mw 柱状燃料高温气冷堆HTTR也已经投入了并网运行. 总之,高温气冷堆是四代核电中最接近使用的一种方案,优点是安全性和成本,缺点是没有技术的沿革,很多地方需要重头做起（其他方案,例如超临界堆,我们可以看作压水堆的进化）,这就需要建设示范堆来逐步摸索经验,找出不足,进一步修正商用堆的设计.
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