钠冷快堆 热效率
钠冷快堆严重事故与缓解措施概论
INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY行业科技1 钠冷快堆严重事故钠冷快堆（sodium -cooled fast reactor, SFR ）是一种由液态金属钠冷却的核反应堆。
作为一种采用液态金属冷却剂的快中子反应堆，钠冷快堆与其他反应堆相比具有许多独特优势。
例如，液态钠无中子慢化作用，不影响快中子裂变；同时，液态钠具有较高的热导率与比热，在发生冷却剂失流等相关冷却剂装量减少的事故工况下，可以有效防止堆芯过热。
此外，由于液态钠的沸点较高，大于反应堆的正常运行温度，冷却剂系统可以在接近环境压力下运行。
截至目前，钠冷快堆在正常运行工况下具有较高的负反馈系数，已成为第四代反应堆系统中的主导堆型[1]。
然而，钠冷快堆堆芯解体严重事故（core disruptive accident ，CDA ）可以快速引入巨大的正反应性，引起功率激增和燃料破碎，事故发生时间尺度达到秒量级，给核电站安全带来毁灭性的打击[2-3]。
导致钠冷快堆发生堆芯解体严重事故的主要原因是未能紧急停堆的预测瞬态事故（anticipated transient without scram ，ATWS ），而无保护失流（unprotected loss of flow ，ULOF ）是典型的ATWS 事故。
在事故状况下，由于冷却剂供应不充分，堆芯功率超过冷却剂所能提供的冷却效率，堆芯温度急剧升高并逐步熔化，从而可能在堆芯区域形成大型熔融燃料池。
在熔融池形成和膨胀过程中，如果控制棒导管管壁破损，一部分液钠将可能注入熔融燃料池中并发生剧烈的相互作用（fuel -coolant interaction ，FCI ）[4]。
活跃的FCI 依然会产生较大的瞬态压力峰，从而引发熔融池剧烈晃动（sloshing ），导致燃料聚集(fuel compaction)，存在再临界（re -criticality ）的危险[5-7]，其过程如图1所示。
钠冷快堆的非能动停堆系统
DEVELOPMENT OF PASSIVE SAFETY DEVICES FOR SODIUM COOLED FAST REACTORS钠冷快堆的非能动停堆系统摘要：近年以来，钠冷快堆的非能动停堆系统的发展有了显著提高。
这篇文章呈现出了一些物理和工程研究所（IPPE）在1990到1995年间关于钠冷快堆的非能动停堆系统的一些研究成果。
介绍：安全加强的NNP单元的发展是核能发展最重要的问题。
计算表明，在非能动停堆系统能对反应性有较小影响时，伴随着安全系统失效的最严重的预想堆芯损坏可以避免。
在发生这种情况时，有非能动停堆系统的反应堆实际上要求由堆内环境提供的自然的内在的安全特性。
非能动停堆系统能相对于安全系统是一种附加设计，其设计目的是为了控制安全系统失效情况下的超设计基准事故，以避免液钠沸腾和严重堆芯损坏。
非能动停堆系统的各种各样的设计特性已逐渐被发现。
目前，俄国的非能动停堆系统最强调以下两点设计特性：1）根据钠流量的下降2）根据堆芯出口温度的上升在以上两种情况下，控制棒在重力作用下自动下落。
1.一回路冷却剂流量降低启动的液体悬浮的非能动停堆装置（或称非能动停堆组件）PSS1988-89年间，俄罗斯研究制造了两个可用于BR-10堆的实验用PSS（PSSN1和PSSN2），它的外形与BR-10的标准组件相同,表1为其主要的技术参数（如图1.1和表1.1），并且先对它们进行了堆外水环境下的实验。
计算技术的发展使得在水环境条件下得到的结果可以应用于钠环境下。
图1.1 BR-10 中液体悬浮式非能动停堆组件（PSS）结构图Q b：停堆时停堆棒可以悬浮时组件中冷却剂流量Q n r：停堆棒停在高位时组件中冷却剂流量Q m r：停堆棒停在低位时组件中冷却剂流量η：落棒边界图1.2 用于BN-600的PSS组件后于1994年12月完成了包括上电驱动的PSS的寿命的堆内实验。
实验验证了用于BR-10堆的PSS的推荐设计参数，并作为标准。
第四代核反应堆性能特性及优缺点评价
第四代核反应堆性能特性及优缺点评价发布时间：2021-06-01T05:22:16.828Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年28期作者：范黎钱怡洁李辉[导读] 第四代核反应堆系统（Gen-IV）指未来的核裂变反应堆系统，无论是从反应堆本身还是从燃料循环方面都将有重大革新和发展。
中国核电工程有限公司1 第四代核反应堆概念与提出背景第四代核反应堆系统（Gen-IV）指未来的核裂变反应堆系统，无论是从反应堆本身还是从燃料循环方面都将有重大革新和发展。
当前多国都在对第四代核能系统进行研发，预计这一代技术将在2030年前后投入实际应用，第四代核反应堆目标是更好地解决安全和废料问题，尤其是核不扩散的问题等。
1999年6月，美国能源部提出第四代核能系统（Gen IV）的概念。
2001年1月，美国、加拿大、法国、英国、阿根廷、巴西、日本、韩国和南非等9个国家联合成立“第四代国际核能论坛”（GIF），同时签署了GIF《宪章》，从而使成员国保持适当的水平积极参与GIF项目的合作。
目前签署GIF《宪章》的国家已达到13位成员。
同时，国际原子能机构（IAEA）、国际经济合作组织核能署（OECD/NEA）是GIF的观察员。
2 第四代核反应堆主流堆型与共性目标在经过对近100种第四代核能系统概念进行筛选后，2002年GIF和美国能源部联合发布了《第四代核能系统技术路线》，选出6种最有前景的堆型作为第四代核能系统技术，分别是：气冷快堆（GFR）；铅冷快堆（LFR）；熔盐堆（MSR）；钠冷快堆（SFR）；超临界水冷堆（SCWR）；超高温气冷堆（VHTR）。
GIF《宪章》定义了Gen IV的4个目标：1) 持续性：持续性产生能源，保障核燃料的长期供应；废物最小化，减少废物长期管理的负担。
2) 安全性和可靠性：卓越的安全性和可靠性；堆芯损坏的概率极小；不需要场外应急。
3) 经济性：相比其他能源，良好的全寿期经济优势；相比其他能源，有更低的经济风险。
钠冷快堆钠水反应事故仿真方法及事故分析
钠冷快堆钠水反应事故仿真方法及事故分析随着核能发电的广泛建设和运行,核燃料的匮乏及核废料处理的困难成为了核能发展的阿克琉斯之踵。
快中子反应堆既能生产、增殖核燃料,又能对核废料进行后处理,成为了现在核能发展的新焦点。
在国际上,快中子反应堆主要选择液态钠作为冷却剂进行研究,然而液态钠化学性质极为活泼,对不锈钢材料有腐蚀性。
这两个缺点使得钠冷快堆内的蒸汽发生器传热管破口事故受到关注。
当钠冷快堆的蒸汽发生器发生传热管破口事故时,三回路的水会向二回路液钠泄漏,引发钠-水反应,在事故蒸汽发生器内产生大量氢气,使得反应堆二回路的换热效率发生变化,从而可能导致堆芯的温度上升。
这种发生在钠冷快堆的蒸汽发生器传热管破口事故称为钠-水反应事故,是钠冷快堆的设计和运行中最重要的考虑因素之一。
为了对中国示范快堆在钠-水反应事故下的安全性能进行研究,本文基于其原型反应堆之一的BN-600反应堆,建立了钠-水反应数学物理模型。
同时,依据BN-600的设计参数,设计了反应堆数值模拟模型。
为保证这种仿真方法的精确性符合研究的要求,本文对反应堆热工水力模拟程序RELAP5的液态钠工质模拟功能进行了验证,表明了该程序能对钠冷快堆的运行进行准确的模拟。
通过对RELAP5代码进行再开发,将本文所建立的钠-水反应数学物理模型嵌入了程序内,实现了RELAP5程序与钠-水反应模块的耦合运行。
使用再开发的RELAP5程序对BN-600反应堆发生钠-水反应事故后的安全性能进行模拟分析。
本文的仿真结果表明:1、BN-600反应堆在蒸汽发生器单根传热管破裂的钠-水反应事故下,事故蒸汽发生器的事故排放系统能正常开启工作;2、BN-600型反应堆单台蒸汽发生器发生钠-水反应事故时,设计有足够的冗余,保证二回路对堆芯一回路的冷却功率在该情况下仍能达到设计功率,避免反应堆堆芯烧毁的发生;3、BN-600型反应堆二回路的大容积钠缓冲罐设计使事故下其它蒸汽发生器不受到压力波的破坏。
AFR-100钠冷快堆超临界CO_(2)循环结构布置与性能分析
图。 图 中 ，工 质 在 回 热 器 中 吸 收 的 热 量 295.41 MWlh(b - c 过 程 ）高于工质从热源的吸热 量280.95肘贾+(〇-£1过 程 ），循环过程中巨大的 回 热 量 是 超 临 界 C0 2循 环 的 一 个 重 要 特 征 。另 外,即使在系统中布置了回热器，但受到回热器端 差 的 限 制 ，经 过 回 热 的 C0 2 工 质 仍 达 到 了 116.01丈 ，这 部 分 热 量 被 全 部 带 入 冷 却 器 中 排 向
Abstract：Aim to the Adavanced Fast Reactor (AFR - 100) as the heat source, this paper studied on the laytout and system performance analyses of supercritical C0 2 Brayton cycle. Via the thermodynam ic anlaysis program, the recuperation cycle, the recompression cycle and the partical cooling cycle were calculated and the optimal parameters, the highest thermal efficiency were gained. Compering with the recuperation cycle, both efficiencies were improved about 2 % on the recompression cycle and the partial cooling cycle, as 37. 8 1 % and 37. 5 9 % respectively. For AFR - 100, the recompres sion cycle and the partical cooling cycle are suitable layouts both on the higher cycle thermal effiency and the more reseasonable system structure and component design. Key words： Supercritical C0 2 Brayton Cycle；AFR - 1 0 0 ；System performance analysis
钠冷快堆功率分布
钠冷快堆功率分布
钠冷快堆是一种使用钠作为冷却剂的快中子反应堆。
在钠冷快堆中，功率分布是描述核反应堆中不同位置的能量释放情况的指标。
钠冷快堆的功率分布受到许多因素的影响，包括燃料组件的排列、反应堆结构、冷却剂流动速度等。
通常，钠冷快堆的功率分布呈现出以下特点：
1. 中子吸收：在反应堆中，燃料组件中的核燃料参与核裂变反应，释放出大量的能量。
然而，反应堆中还存在着吸收中子的材料（如控制棒），这些材料会吸收掉部分中子，从而减少能量释放，影响功率分布。
2. 冷却剂效应：钠冷快堆中的钠起到冷却燃料和带走能量的作用。
冷却剂的流动速度和分布状况会影响功率分布。
如果冷却剂的流动速度不均匀，一些部分可能会过热，而另一些部分则会过冷。
3. 燃料烧尽度：随着核燃料的燃尽，功率分布也会发生变化。
燃料烧尽度越高，燃料组件中的核燃料含量越低，能量释放就会减少，从而影响功率分布。
钠冷快堆的功率分布是通过实验和数值模拟等方法进行研究和分析的。
科学家和工程师可以通过调整反应堆的设计参数和运行条件来控制功率分布，以实现优化的能量释放和热管理。
第四代核反应堆系统说明介绍
第四代核反应堆系统简介绪言第四代核反应堆系统（Gen IV）是当前正在被研究的一组理论上的核反应堆，其概念最先是在1999年6月召开的美国核学会年会上提出的。
美国、法国、日本、英国等核电发达国家在2000年组建了Gen-IV国际论坛（GIF），并完成制定Gen IV研发目标计划。
预期在2030年之前，这些设计方案一般不可能投入商业运行。
核工业界普遍认同将，目前世界上在运行中的反应堆为第二代或第三代反应堆系统，以区别已于不久前退役的第一代反应堆系统。
在八项技术指标上，第四代核能系统国际论坛已开始正式研究这些反应堆类型。
这项计划主要目标是改善核能安全，加强防止核扩散问题，减少核燃料浪费和自然资源的利用，并降低建造和运行这些核电站的成本。
并在2030年左右，向商业市场提供能够很好解决核能经济性、安全性、废物处理和防止核扩散问题的第四代核反应堆。
图1 从第一代到第四代核能系统的时间跨越第一代核反应堆产生于上个世纪70 年代前,其主要目的是生产用于军事目的的铀;第二代核反应堆出现于70 年代,是目前大部分核电站使用的堆型,其目的是降低对石油国家的能源供应依赖;第三代核反应堆是在1979 年美国长岛和1986 年乌克兰切尔诺贝利核电站事故后出现的,主要是增加了安全性,但它并不能很好地解决核废料问题;第四代核反应堆则可以同时很好地解决安全和废料问题。
对于第四代核能系统标准且可靠的经济评价，一个完整的核能模式显得十分重要。
对于采用新型核能系统的第四代核电站的经济评估，人们需要采用新的评价手段，因为它们的特性大大不同于目前的第二代和第三代核电站。
目前的经济模式不适合于比较不同的核技术或核电站，而是用于比较核能和化石能源。
第四代核反应堆的堆型最初，人们设想过多种反应堆类型。
但是经过筛选后，重点选定了几个技术上很有前途且最有可能符合Gen IV的初衷目标的反应堆。
它们为几个热中子核反应堆和三种快中子反应堆。
有关VHTR潜在的可供应高温工艺热以用于制氢的设想也正在研究中。
第四代核能系统的特点及其热力循环
第四代核能系统的特点及其热力循环第四代核能系统的特点第四代核反应堆技术有别于第三代先进反应堆。
它在拓宽核能和平利用空间，提高核安全性、经济性等方面提出了一系列更加新颖的规划设想，包括更合理的核燃料循环、减少核废物、防止核扩散以及消除严重事故、避免厂外应急等。
2002年第四代核能系统国际论坛选择了以下6种技术方案作为第四代核反应堆重点开发对象。
1.超临界水冷堆（SCWR）SCWR是在水的热力学临界点以上运行的高温、高压水冷堆。
SCWR效率比目前轻水堆高1/3，采用沸水堆的直接循环，简化了系统。
在相同输出功率下，由于采用稠密栅格布置以及超临界水的热容大，因此SCWR只有一般轻水堆的一半大小。
超临界水冷堆及其系统因为反应堆的冷却剂不发生想变，而且采用直接循环，可以大大简化系统。
SCWR参考堆热功率1700MWt，运行压力25MPa，堆芯出口温度510℃，使用氧化铀燃料。
SCWR的非能动安全特性与简化沸水堆相似。
SCWR结合了轻水反应堆和超临界燃煤电厂两种成熟技术。
由于系统简化和热效率高（近效率达44%），发电成本可望降低30%，SCWR在经济上有很大竞争力。
日本提出的热中子谱超临界水堆系统是较为典型的压力容器式反应堆。
该方案取消了蒸汽发生器、稳压器和二回路相关系统，整个装置是一个简单的闭式直接循环系统。
超临界压力水通过反应堆堆芯加热直接引入汽轮机发电，实现了直接循环，使系统大大简化。
系统压力约25.0MPa，反应堆的冷却剂入口温度为280℃，出口温度为530℃。
装置热功率为2740MW，净效率高达44.4%，可输出1217MW 电功率SCWR待解决的技术问题：材料和结构要耐极高的温度、压力以及堆芯的辐射，这就带来了很多相关问题，涉及腐蚀问题、辐射分解作用和水化学作用以及强度和脆变等问题；SCWR的安全性，涉及非能动安全系统的设计，要克服堆芯再淹没时出现的正反应性；理论上有可能出现密度波以及热工水力学和自然循环相耦合的不稳定性。
钠冷快堆乏燃料贮存
钠冷快堆乏燃料贮存
1.原理与构造
所谓的钠冷快堆，其实是指利用液态金属钠作为冷却剂的快中子反应堆。
快中子反应堆可以有效的消耗和利用乏燃料，使得核能的利用率大幅度提高。
典型的钠冷快堆主要由堆芯、液态金属冷却剂、反应堆壳体与封闭壳体等四个部分构成，其中的堆芯由燃料组件与控制棒组成，用以维持和调整快中子链式反应。
2.燃料贮存问题
然而，由于钠冷快堆使用的燃料是乏燃料，这类燃料比常规的浓缩铀或钚-239更为活跃，其无害化并储存处理更为困难。
目前，国际上尚未有成熟的燃料储存处理技术能够有效处理乏燃料。
要解决乏燃料的储存问题，既要保证职工作业环境和公众环境的辐射安全，又要满足长期的储存要求。
3.建设的挑战
要建设钠冷快堆，技术挑战是巨大的。
首先，液态金属钠高温下易燃，要设计出安全有效的冷却系统是个难题。
其次，乏燃料的处理问题也是技术挑战。
目前，乏燃料的处理主要是封装、贮存和终端处置三个阶段，每个阶段都有各自的问题需要解决。
封装阶段需要研发出高强度、抗辐照的封装材料。
贮存阶段需要解决辐射屏蔽、冷却等问题。
终端处置阶段需要寻找合适的地质环境以确保安全埋藏。
4.发展前景
尽管钠冷快堆面临巨大的挑战，但其高效的能源利用和废物处理能力让人看到了此外，钠冷快堆还能够解决放射性废物的问题，通过堆内转化将已经失去能量的放射性燃料变为可以进行再生利用的新燃料。
因此，对于钠冷快堆的研究与开发，将对核能的可持续利用起到重要的推动作用。
钠冷快堆六角形组件换热特性分析
Vol. 55 ,No. 2Feb. 2021第55卷第2期2021年2月原子能科学技术Atomic Energy Science and Technology 钠冷快堆六角形组件换热特性分析师泰，张东「刘一酋(中国原子能科学研究院，北京102413)摘要：钠冷快堆乏燃料组件在转运过程中，会暴露在传热性能较差的氮气环境中。
为保证燃料组件温度在转运过程中低于安全限值，本研究基于37棒燃料组件开展了在氮气环境下的实验研究及数值模拟计算。
研究结果表明：可采用等效导热法对组件内绕丝模型进行简化，简化模型能满足计算精度要求。
将计算结果与实验研究结果进行对比分析，结果表明数值模拟方法能较好模拟组件在氮气环境下的换热。
六角形燃料组件在氮气中的换热分析中，辐射换热具有重要的影响，实验工况下辐射换热占总换热量的36%〜57%。
关键词：钠冷快堆;六角形组件;数值模拟；乏燃料中图分类号:TL33 文献标志码：A 文章编号：1000-6931(2021)02-0211-08doi ：10. 7538/yzk. 2020. youxian. 0149Analysis of Heat Transfer Characteristic of Hexagonal Assemblyin Sodium-cooled Fast ReactorSHI Tai, ZHANG Donghui ** , LIU Yizhe 收稿日期：2020-03-16;修回日期：2020-07-10作者简介：师 泰(1988-),男，山西榆次人，助理研究员，博士，核能科学与工程专业* 通彳言作者：张东辉,E-mail ： zhangdh@ ciae. ac. cn(.China Institute of Atomic Energy , Beijing 102413 , China)Abstract : Spent fuel assemblies of the sodium-cooled fast reactors are exposed to anargon atmosphere with poor heat transfer performance during the transfer process. Inorder to ensure that the temperature of the fuel assembly is lower than the safety limit value during the transfer process , the experimental research and numerical simulationcalculation were carried out under the argon atmosphere based on the 37 rods bundle fuelassembly in the paper. The research results show that the equivalent heat conduction method can be used to simply the wire-wrapped assembly, which can meet the calcula tion accuracy requirements. The calculation results were compared with the experimen tal research results , which proves that the numerical simulation method can simulate the fuel assembly heat transfer well. In the heat transfer analysis of hexagonal fuel assemblyin argon atmosphere, the radiative heat transfer has an important influence. Under theexperimental conditions, the radiative heat transfer accounts for 36% to 57% of thetotal heat transfer.Key wnrtls:sodii.iTn（'Ge:lecl hisL叶迫:匚知口iwxHgcnhl.f\S：5eiiibly:i）utj^rictil situu Jiiiun: spem lael示范快堆是我国Lf1设计建楚阿-味池式衲冷決中f!＜血堆.反I.V：嫌眾用六用把鋼评作:为燃料•琥料在反应堆认彳j过禅屮屋泡亦牙燕性能校订旳液态伽荊中：胆按料过-E中金迪过换热件德較垄的価工空IH1.闵此-保；ll'.燃料组件伍胡气环境中安命I土是痣应址安伞设计旳巫史组成部卿「快堆燃料爼井初蛤释懸较k，—殷東川乏燃料汨泮装A申内捺存阱屮取47牛换料尚期的方式降低具糕变以功率，麼料卄炉不-爼17-由换料乐统提升到反应堆外部笊转国窣中■转运窣为毎辽环境：归討冋袒停在转运主nJ诜啓垃乩仲謔沿，萇至破损•爼忙破就:堆化会亍致放则性物质世人坏境"-、阖此*撕究熾料焙件在鼠"环境卜的换热特件■探汕反皿护换料丁魅中牛件的安全蔗捷屯要”Hfflri內外计对？■、用底红件忙气体聲境卜的换热持件研充萇少•E田索诅业国冢咒验率JI-*:“祺捌水平运输过稈快准幻了棹乏燃料爼讣的-快热持件U#*迂仃了低如热功率范需在不同/侑界厭中的捧邈试噓-待刊r红件山咅湍忌分弔吓拟件T体亍率豹验关系式'■■... A1yvkhin;i為:「、」心賣靑.劭个快堆乏曲;料il I.申i-的福1?桶的二维棧讯曲究环垃制卫娈化竟贮存桶H温庄■＞柑的韓响,汕冥表明外邨还境汩度妾化対贮打佃川温克介布尢明显蠢响•冋H4洱决了反向其嵌件热问琵.:本艾采用■■.难「【⑴较件i’m W乏燃洞爼件在允訓恳汽环境的仙运空悬停时，熾料爼件依気「I悠豹坏方式冷却p磁蛊血炀:同Hd 采川37抒杭规组怦实验进行验证.1实验简介股实临模拟37梃紺件在包气坏境下的疫换、试验装总如至I斯不、试•验民悬4:::庄.'Qj 吝器中,迪过对试脸段汀卄谨h电卽热複拟纠件耐发熱,纶件卩勺布宜有热¥隅車过豔电偶测M組丹内的韶度分:轨从血辐到r fi在不同功率下的局邮温度分札压力容端釆用:段式诰计.竄弋容器来川贞空呆牯贞空心汽入紘r,忒弓压为般定隹（I二丄■■： V MP^为瀚址密蛊壁I订稳址旳源度边界杀（V，在压力牡帝外壁焊故有控制M注度冷即管路.圧山容髀内M为t）00min:5t j H'-卜-啟高度为40j mm.111段高度为I Mu mm+上直|昏度.为沁门mtn,.倒-试验装青示盒樹Si'l irrvifi I:r c:f cx［：i,_:Tni'T-a I■•■pp.-ta r.is：J7嘩穆拟釘［.件诫怂段變岂安敎「圧Jj.客器屮設屮心位卅:辭段由怖加沏爼件盒辿成-如图2所示，怦束呈為和形基列•市3：）根』」故档tl7U测温:桩织腔°tl热档的內Al!iu陶如图？所示，棒内心川三热性碱好的枫曲粉乐埋充压实”根抿寻巾冲随温度的变记关奈,W .处于対称仏a阿加热护a Yr?■；e#a，np in-Hg如艺比斯示::毎紺」川蕊憔:广联^勺程控电源匹玄*独立调节巾源巾,乐,保证」「黒功率岂匀、红件盒:勺正人边昭统构•认I对过邛为-i-1nun,正观到帝闵启测温松一一金丝办热苹Fi^；.-~（；?='.＞：：＜i.ic：i|笞壬撕 泰等z -A.-t 快堆六ft ■'＞養fr 或•分所•213早忌智rmi.Lr 兀件俸山柱为貞讥叫楝F 層肌为 G, 9 :' L ii in .,总卡度为 1. '； m ,.肌讪姚悼吃站担: Si n:c I.itt r ；4 ir ：i. k'N屮心测溢辭（MJ 內餐裝1 M 热屯斶層囲得济帕MV 7 w .；分别安装睦只热申.偶,训淙棒不 "笛加圧功機.测血棒时测点位旨如图4氏不”E U V趣*00002 12•热电偶测点位置00O O 5088o o O5 o O6 6 5o o O5 o O 3 2 1一^Ml M2 M3 M4 M5 M6 M7對• MI-M7内諭乜仙泣旨I ■ i g b •T h cm'r.； c-j n ] ＞（.. I oc ；i fi c ： n 3 ' n M 1 M 72计算程序贬模型2. 1计算程序艰讲究采用（：1口砌pm 益旬丹戏恼软件址行讣霁■该软件采用JU 先进代连皱介氐方眷数讥技.术J I 変旳.新•代 Cb'|求綁鈴它捽戟」•「】:卜叽逋创忙H越冏榕4.戚扳术，可无成H 杂形狀釵括的输a 、 它的主&持直在.]■■条件谡战;j JF 处連h E ■轴hi 吋11开两亍笄例•臬让条件玫芒很需V 制.fa贴即“1互相转唤•产左了冉輛人1血附讨旧：•尤 北是在气休吸收礙数■各仮段的波枚范围录A 取肢啜收系数录儿筲数据¥.丈商眩芒中，为用户[V 省了 K 吊 I 神「U ；、扔 /）吟用丁 A R CCM I {+.釣M 怵网借丄成左商仃披k 的优勢，尤爲是应 划叢杂几何结构的计貸*划燃料埠朿、n 芯莽复亲几诃体-八、2.2关铤模型分析IJ 自然循环能』估斤热徙怏遞妁方成冇3种；;M 传导、热农流札魏辆!H ,乏撚料在孟/1环時T 设有從制对流-组件內部靠自然矿坯建立恍乩將件■由T 组件内部T 隙较小，口擀循H 儼力低山忽峪*讣-「I 然船坏能:加d 算油下，假役组件G 抚气充命换热•冠气出丨丨温賓与齟件衬慝-做.元件梯邊nil 温度询他 J 氟气在訓件内的|'|然诸坏流呈计算公成「" 11 yj :其中：°”为流14质空疏奉:’胞崗屮九密度匸kjvM 送为至力加速度、心5 为流专:迪横就可积M 叫鳥捋膨 ＜系執K ； g 沟紐廿衣卯:h 厦：匸；匚为孤/ ＜环境為度（与环览湍度-魏. m V ） ; *为兀件棒之IHJ 阁|H ；據,”比气依的起别黏度.口讥”冠气「I 鉗脅薮带疋的握足比：Q — X * 口、、* «■..C2.）具中：Q 为錢命、W ； *兀氟气肚度变it 命.它:r＞为比＞hL£MWJ/Cl4i ＞ t.\汁算得刮Q 谕.1. 1S7 X ,相对十 t 1 000 W 釦什:岛'率 1J翅略杞十、▽縊餐的模型简比H 于组件内部流副命甲[:较小*绕丝4.U 件换热rr n ： vj 彩响亠娈由于绕樂校好iTj 导热怦 能；而縫鈔对劉欝内濡流就的影响可您略"M此.〔:【6楚媒屮采用尢绕丝fr-'J 根刑，绕丝对纭 tt 内部导热IT7彩响关川等效亍热的方法分析■X 绕將的等蝕导热方牯泮」划」贞实朗件豹汁并曲果棵寺.釆用竽效製阻方法!:}■刊等奴廿:眺系数」小」如卜：艾中如対蛙效壮热矗数凡月入分别为気违和214原子能科学技术 第55卷钢的导热系数，W/(m • K)；4和A s 分别为氮气和钢的等效面积，廿。
钠冷快堆选材变化及技术特点
Modern Physics 现代物理, 2017, 7(4), 85-93Published Online July 2017 in Hans. /journal/mphttps:///10.12677/mp.2017.74010Material Changes and Technology Features of Sodium Cooled Fast ReactorYuhang Niu1, Xiuan Zhou1, Dongliang Hu1, Yao Xie1,2, Baoling Zhang1,3*, Min Li31North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou Henan2University of Science and Technology of China, Hefei Anhui3Sichuan University, Chengdu SichuanReceived: June 9th, 2017; accepted: Jun. 24th, 2017; published: Jun. 27th, 2017AbstractSodium cooled fast reactor (SFR) has attached worldwide attention. More and more SFR has been built in the world. In this paper, the advantages of SFR are introduced. Then the material change and the technical features of SFR of Russia, Japan, America, India and China are analyzed in detail.The technology of sodium cooled fast reactor is gradually changing from the experimental reactor to the commercial reactor.KeywordsSFR, Material, Technology, Plan钠冷快堆选材变化及技术特点牛钰航1，周秀安1，胡东亮1，解尧1,2，张宝玲1,3*，李敏31华北水利水电大学，河南郑州2中国科技大学核科学技术学院，安徽合肥3四川大学原子核科学技术研究所，四川成都收稿日期：2017年6月9日；录用日期：2017年6月24日；发布日期：2017年6月27日摘要钠冷快堆是作为世界研发进度最快的第四代反应堆，各核大国对钠冷快堆的发展十分重视，世界已经建*通讯作者。
世界钠冷快堆运行经验
世界钠冷快堆运行经验【法国《核综论》2010年第3期报道】截至2009年年底，包括试验堆和动力堆在内，全球先后共建成并运行了18座钠冷反应堆，累计运行403年。
如果除去试验堆，用于发电的快堆有6座，分别是英国的原型快堆（PFR）、法国的凤凰堆（Phenix）和超凤凰堆（Superphenix）、俄罗斯的BN-350和BN-600以及日本的文殊堆（Monju）。
下文先简要介绍全球已建成的各种快堆，然后介绍凤凰堆和超凤凰堆在其各阶段的利用率，并对BN-600与特里卡斯坦1号机组的利用率进行比较分析。
最终得出的结论是，目前在建和计划建设的钠冷快堆将能达到令人满意的利用率水平。
钠冷快堆的历史回顾表1概述了世界上所有钠冷快堆的运行情况。
截至2009年年底，所有钠冷快堆累计运行了403年。
表1列出的大部分反应堆均为小功率试验堆，没有实现工业发电，不能作为利用率分析的目标，这些反应堆包括敦雷快堆（DFR）、 EBR-II 、Rapdodie、 BOR- 60、常阳堆（JOYO）、KNK II 和FBTR。
此外，EFFBR的运行时间很短，FFTF虽然规模较大却没有发电系统，因此都不在考虑范围之内。
哈萨克斯坦的BN-350该堆于1999年停堆，正在进行退役，是一个典型案例。
虽然该堆曾多次发生故障，例如包壳破裂、蒸汽发生器中钠/水反应等，然而该堆在20年运行期间仍实现了很高的负荷因子。
除了在运行的前几年遇到了一些困难，尤其是蒸汽发生器缺陷，该反应堆的负荷因子在1976—1995年期间曾达到85%。
在最终停运之前的几年，由于资金短缺，该堆很少运行。
该堆的经验反馈已运用到BN-600设计中。
英国的原型快堆该堆于1974年达到临界。
在1986年之前，由于蒸汽发生器的蒸发器模块存在设计缺陷（管板连接），该堆的年负荷因子基本上没有超过12%。
在1986—1991年的最佳运行期间，负荷因子平均为39%，仍然受到蒸汽发生器以及材料问题的影响。
钠冷快堆发展现状
日本 印度
韩国 中国
世界第一次快堆发展热潮
美国
俄罗斯
法国
目前正在进入第二次快堆发展热潮
中国实验快堆
世界各国快堆研发情况
中国实验快堆
国际快堆合作研发组织
2000年，全球第四代核能系统论坛(GIF)成立 2002年，IAEA发起了创新性核反应堆及燃料循
环国际合作项目(INPRO) 2006年，美国政府提出并倡导成立全球核能合
前沿技术。 2006年发布的中国工程院咨询项目—“大型先进压水堆和先进核能系统工程战略研
究报告”建议：为了加速我国快堆商用化的进程，不排除在国内、国际条件许可 的情况下，由实验快堆直接向示范快堆过渡。 中科院2007年向国务院呈送了《二十一世纪上半叶我国能源可持续发展体系战略 研究》报告建议：设立以快中子堆的研究开发与产业化列入国家重大专项。 2007年6月发布的《中国应对气候变化科技专项行动》将快堆作为核能领域的唯一 项目技术列入“重点任务”。
世界第一次快堆发展热潮目前正在进入第二次快堆发展热潮美国俄罗斯法国日本印度韩国中国2002年iaea发起了创新性核反应堆及燃料循环国际合作项目inpro2006年美国政府提出并倡导成立全球核能合作伙伴计划gnep能源发展十一五规划将快中子增殖反应堆列入了十一五重点发展的前沿技术
钠冷快堆现状描述
中国实验快堆
中国实验快堆
我国快堆发展计划
国家能源快堆工 程研究（实验） 中心
实验快堆
（20MW）
技术研发和支持
商用快堆
大型商用快堆 大规模推广
（>1000MW）
商用示范快堆 小规模推广 （600-1000MW）
自主研发路线
三明1、2号机组 （引进项目）
兆瓦级钠冷快堆堆芯中子学方案
创新方法研科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald5根据国际原子能机构的分类，等效电功率小于300 M W 的反应堆为小型反应堆[1]。
与大型商业核电站相比，在某些应用场合小型反应堆具有一定的优势：小堆易于实现固有安全性和非能动安全性，从而提高反应堆安全性能；小堆能够灵活地满足不同的用户需求，包括中小型电网供电、地区供热、工业用汽、海水淡化、制氢等[2]。
小型反应堆有不同类型，有模块化和一体化的先进小型压水堆、高温气冷堆、液态金属反应堆和熔盐堆。
其中压水堆是全球范围内数量最多的堆型，热中子反应堆拥有丰富的运行经验，其经济性和可靠性得到了充分的验证。
高温气冷堆采用气体作为冷却剂，热效率较高。
快堆以钠或铅铋作为冷却剂。
一回路压力较低，安全性更好。
熔盐堆是以熔融态盐作为冷却剂的反应堆，拥有高温低压的特点，且冷却剂活性较低。
上述堆型中，小型钠冷快堆是一种国际研发热点堆型，液态金属快堆对于小型堆的设计有一些独特之处：由于采用低压液态金属冷却剂，自然循环能力强，安全性和稳定性更出色。
快堆具有增殖的特性，能补偿部分的燃耗反应性，降低初始剩余反应性，从而简化控制方式，更利于自动运行。
该文分析了小型反应堆的特点和国内外研究现状，参考国际上小型堆的设计，给出了一个小型钠冷快堆的设计，并通过相关的计算证明了该方案的合理性和可行性。
1 堆芯方案描述小型钠冷快堆主热传输系统一回路采用回路式设计，堆芯进口温度400 ℃，出口温度550 ℃。
设计换料周期1 000等效满功率天，采用整体换料方式。
设计热功率3MW，燃料采用氧化铀，冷却剂为液态金属钠。
堆芯结构如图1所示，堆本体由六角形组件构成，中心是一盒含锎的中子源组件，2、3层组件为18盒燃料组件，活性区外围布置了6盒含B 4C芯块的控制棒组件和30盒铍反射层组件。
DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2015.36.005兆瓦级钠冷快堆堆芯中子学方案张涵(中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部 北京 102413)摘 要：小型反应堆是等效电功率小于300 MW的反应堆，具有易于实现固有安全性和非能动安全性、能够灵活地满足不同的用户需求等特点，符合第四代先进反应堆发展方向，是当前国内外反应堆研发热点之一。
钠冷快堆 热效率
钠冷快堆热效率
钠冷快堆是一种核反应堆，它的特点是使用液态钠作为冷却剂，可以
提高热效率。
下面就钠冷快堆的热效率进行详细解析。
首先，需要了解什么是热效率。
热效率是指核反应堆产生电能的能量
输出与其燃料输入能量的比值。
简单来说，就是核反应堆能够将燃料
转化为电能的效率。
钠冷快堆使用液态钠作为冷却剂，有以下几个优点，有助于提高热效率。
第一，液态钠的热传导性能好，它可以在高温下将热量快速传导出去，从而获得高热效率。
第二，液态钠的沸点比较高，它可以在高温下保持液态，确保反应堆
的工作稳定性。
第三，钠具有良好的化学稳定性，可以在高温、高放射性的环境下稳
定运行。
基于以上三个优点，钠冷快堆可以具有更高的热效率。
这主要归因于
液态钠冷却剂的高热传导性能，能够在高温下快速将热量从反应堆导出，从而使得反应堆的工作效率更高。
另外，钠冷快堆还可以实现混合燃料的使用，这意味着反应堆可以在一个反应堆堆芯中使用两种燃料，如铀-235和钚-239等。
这种混合燃料可以提高反应堆的热效率，同时还可以减少乏燃料的产生，有利于环境保护。
总之，钠冷快堆的热效率取决于多个因素，液态钠的高热传导性能和良好的化学稳定性是它能够实现高热效率的关键点。
与此同时，混合燃料的使用还可以进一步提高反应堆的热效率，使其更加节能环保。
钠冷快堆设计参数
钠冷快堆设计参数钠冷快堆是一种核能发电技术，它利用钠作为冷却剂来提供热量。
设计参数是决定钠冷快堆性能和安全性的关键因素。
本文将详细介绍钠冷快堆设计参数。
1. 反应堆功率：钠冷快堆的功率是设计参数中最重要的之一。
功率的大小直接影响到发电量和核燃料的消耗。
根据实际需求和经济考量，确定反应堆的功率水平。
2. 燃料组件：钠冷快堆的燃料组件包括燃料棒和燃料堆。
燃料棒是将核燃料封装在金属或陶瓷材料中，并通过冷却剂传递热量。
燃料堆是由多个燃料棒组成的结构，用于容纳和支撑燃料棒。
3. 冷却剂循环系统：钠冷快堆采用钠作为冷却剂，因此需要设计一个循环系统来循环钠。
冷却剂循环系统包括钠泵、热交换器和管道等组件，用于将热量从反应堆中传递到发电单元。
4. 温度控制系统：钠冷快堆的温度控制至关重要。
温度过高可能导致燃料棒熔化或其他安全问题，温度过低可能影响发电效率。
因此，需要设计一个有效的温度控制系统来确保反应堆的稳定运行。
5. 安全系统：钠冷快堆的安全性是设计参数中最重要的考虑因素之一。
需要设计一套完备的安全系统，包括核事故预防、事故响应和废物处理等方面。
这些系统应能够有效地预防和应对可能发生的事故。
6. 辐射防护：钠冷快堆产生的辐射是需要考虑的重要因素。
设计参数中应包含辐射防护措施，如屏蔽材料、辐射监测和辐射防护设备等。
这些措施可以减少辐射对人员和环境的影响。
7. 维护和保养：钠冷快堆的维护和保养是确保其长期稳定运行的关键。
设计参数中应考虑到设备的易维修性和可靠性，以便能够及时进行维护和保养工作。
8. 经济性：钠冷快堆的设计参数还应考虑到经济因素。
包括建设成本、燃料成本、运行成本和维护成本等。
需要在满足发电需求的同时，尽量降低成本。
总结起来，钠冷快堆的设计参数包括反应堆功率、燃料组件、冷却剂循环系统、温度控制系统、安全系统、辐射防护、维护和保养以及经济性等方面。
这些参数的选择和优化将直接影响到钠冷快堆的性能和安全性。
因此，在设计钠冷快堆时，需要综合考虑各种因素，并进行合理的参数设计。
金属钠在核能领域中的应用及其发展前景
金属钠在核能领域中的应用及其发展前景金属钠在核能领域中的应用及其发展前景导言：核能作为一种清洁、高效的能源形式，在当今世界能源领域占据着重要地位。
而金属钠作为一种重要的核能材料，具有良好的导热和传热性能，因此在核能领域有着广泛的应用前景。
本文将重点探讨金属钠在核能领域中的应用情况，并展望其发展前景。
一、金属钠在核能领域中的应用1. 快中子反应堆金属钠被广泛应用于快中子反应堆中。
由于其良好的导热性能和较低的中子截面，使得金属钠可以在高温和高中子通量的环境中稳定地工作。
在快中子反应堆中，金属钠可以作为冷却剂、传热介质和中子反应介质，有效地提高反应堆的热效率和核燃料的利用率。
2. 钠冷快中子反应堆钠冷快中子反应堆是利用金属钠作为冷却剂和传热介质的一种特殊反应堆。
相比于传统的水冷反应堆，钠冷快中子反应堆具有高温、高效和高安全性的优势。
金属钠的高熔点和良好的化学稳定性，使得其能够在高温环境下稳定工作，并且不易腐蚀反应堆设备。
此外，金属钠还能够有效地吸收中子，减少中子损失，提高反应堆的利用率。
3. 钠离子蓄热系统钠离子蓄热系统是利用金属钠作为传热介质的一种热储存及利用技术。
金属钠具有良好的导热性能和传热性能，使得其可以将热能储存起来，并在需要时释放出来。
通过钠离子蓄热系统，可以实现能源的高效转换和利用，提高能源利用率，减少能源浪费。
4. 钠蒸汽涡轮发电系统钠蒸汽涡轮发电系统是一种利用金属钠作为工质的高效发电技术。
金属钠在高温下可以直接与水反应产生氢气和热能，然后通过高温钠蒸汽推动涡轮发电机组产生电能。
相比传统的火力发电技术，钠蒸汽涡轮发电系统具有更高的热效率和发电效率。
二、金属钠在核能领域的发展前景1. 提高核能利用率金属钠在核能领域中的应用可以提高核能的利用率。
通过钠冷快中子反应堆和钠离子蓄热系统等技术，可以使得核能材料的利用效率更高，减少能源浪费。
2. 降低能源消耗金属钠在核能领域中的应用可以减少能源消耗。
俄罗斯钠冷快堆发展简述
俄罗斯钠冷快堆发展简述2019-06-12【摘要】论述前苏联、俄罗斯对钠冷快堆技术从起步到商⽤堆设计的发展战略路线和简要历程，并给出新建成的BN-800快堆与⼯业堆BN-600的改进，⽐较现役快堆和处于设计阶段的商⽤堆BN-1200主要参数，总结出俄罗斯钠冷快堆发展特点，为中国快堆技术发展提供借鉴。
【关键词】俄罗斯钠冷快堆研究发展⼀、前苏联快堆技术研究路线和成果前苏联从上个世纪四⼗年代末开始研究快中⼦反应堆技术，分为三个阶段第⼀阶段，从1949年开题到50年代末。
这⼀阶段最重要的任务是⽤实验证明（或者否定）利⽤快堆实现核燃料增殖的假设。
50年代初期，在物理动⼒研究院创建了⼤型核物理研究室，各种台架，配备了当时条件下最好的实验设施和器具，并建成第⼀个实验快堆BR-1。
截⾄50年代末在不断升级改造，保持技术连续性的实验反应堆（BR-1，BR-2，BR-5，BR-10）上已经取得了⾜够的实验数据，证明快堆中的转换⽐的确有把握可以超过1，从⽽证实了快堆可以实现核燃料增殖的假设。
第⼆阶段，即快堆核电站⼯程可⾏性验证阶段，这⼀阶段的主要任务就是建造⼀座试验性快堆核电⼚，研究核电⼚特性并取得运⾏经验。
为此，先后在物理动⼒研究院建造了⽅便试验操作的⼤型零功率装置BFC-1（1962年）和BFC-2（1972年），前者堆芯直径约为3m，后者约为5m。
苏联为这两个零功率装置划拨了200吨的贫铀，数吨的富集铀和⼤约800千克钚以模拟动⼒快堆的物理特性和测试各种堆芯布置⽅案的增殖⽐。
之后前苏联在很短时间内建成了热功率60MW、电功率12MW的试验快堆BOR-60（1969年在反应堆研究院投⼊运⾏），不久⼜建成热功率350MW、电功率130MW的BN-350核电站（1973年在哈萨克斯坦投⼊运⾏）。
需要指出的是，⾯对当时的世界局势，苏联⼤⼤加快了快堆研究速度。
在1971年苏共24⼤决议中，将快堆列为国家重点优先发展项⽬，并在1971-1975的第九个五年计划期间就设想在1985年以后在核能领域进⼊以快堆为主的时代，使快堆发电量在2000年达到2-3亿千⽡⽔平。
钠冷快堆制氢工艺及经济性研究
钠冷快堆制氢工艺及经济性研究
代智文;张东辉;王松平;邢成文
【期刊名称】《原子能科学技术》
【年(卷),期】2024(58)5
【摘要】“双碳”目标下,氢能将成为未来能源体系的重要组成部分。
钠冷快堆具有反应堆出口温度高、热效率高等优点,可同时提供大规模制氢所需的电力和热能。
本文对钠冷快堆匹配制氢工艺进行研究,研究显示在零碳排放目标下匹配的制氢工
艺为铜-氯热化学循环制氢与常规电解制氢。
利用国际原子能机构开发的制氢经济
评价程序HEEP对百万千瓦快堆(CFR1000)耦合常规电解、热化学循环制氢成本进行了经济性分析,并基于GIF开发的四代堆经济评价软件G4-ECONS V3.0校核验证。
计算结果显示,CFR1000耦合常规电解制氢成本为3.05美元/kg,耦合热化学
循环热电联产的制氢成本为4.83美元/kg。
钠冷快堆投资比将随着未来规模化建
造后逐渐降低,利用钠冷快堆制氢具有广阔的应用前景。
【总页数】8页(P1101-1108)
【作者】代智文;张东辉;王松平;邢成文
【作者单位】中核霞浦核电有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TL99
【相关文献】
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2.可用于小型铅铋冷快堆的核能制氢技术分析
3.钠冷快堆氢探测技术
4.以钠冷快堆为热源催化热解甲烷制氢储氢系统
5.池式钠冷快堆熔融物堆内滞留初步分析研究
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钠冷快堆热效率
介绍
钠冷快堆是一种利用钠作为冷却剂的快中子反应堆。
它是一种高效、安全、环保的核能发电技术。
在这篇文章中，我们将详细探讨钠冷快堆的热效率及其优势。
1. 钠冷快堆的基本原理
钠冷快堆通过控制中子速度和能量来实现核能的释放。
具体而言，它使用了高能快中子来引发核反应，而快中子会被钠冷却剂吸收并转化为热能。
这种热能可以转化为蒸汽驱动涡轮机产生电力。
2. 钠冷快堆的热效率优势
钠冷快堆相较于传统的水冷反应堆具有以下热效率优势：
2.1 高温工作
钠冷快堆的冷却剂是液态钠，相较于水的沸点100℃，钠的沸点高达883℃。
这使得钠冷快堆能够在高温条件下运行，提高了热效率。
2.2 热交换效率高
由于钠的热导率较高，钠冷快堆能够更有效地传递热能，提高了热交换效率。
这意味着更多的热能可以被转化为电能，提高了发电效率。
2.3 高燃烧效率
钠冷快堆使用高能快中子来引发核反应，相比于慢中子反应堆，快中子具有更高的激发截面，可以更高效地引发核反应，提高了燃烧效率。
2.4 高燃料利用率
传统的水冷反应堆使用浓缩的铀-235作为燃料，而钠冷快堆可以使用自然铀或贫
化铀作为燃料，大大提高了燃料的利用率。
3. 钠冷快堆的应用领域
钠冷快堆具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：
3.1 核能发电
钠冷快堆作为一种高效、安全的核能发电技术，可以在不产生温室气体的同时大量生成清洁能源。
3.2 海水淡化
钠冷快堆的高温工作条件使其成为一种理想的海水淡化技术。
热能可以用来蒸发海水，并通过选择性蒸发和凝结来实现海水淡化。
3.3 氢气生产
钠冷快堆可以用来产生高温热能，使得水分解产生氢气的效率更高。
这对于氢能源的开发具有重要意义。
3.4 放射性废物处理
钠冷快堆可以将放射性废物转化为高燃烧效率的燃料，从而减少了核废料的产生并提高了放射性废物的处理效率。
结论
钠冷快堆的热效率优势使其成为一种非常有前景的核能发电技术。
它不仅可以高效地转化核能为电能，还可以应用于海水淡化、氢气生产以及放射性废物处理等领域。
随着技术的进步和应用的推广，相信钠冷快堆将在能源领域发挥越来越重要的作用。