最新钠冷快堆中的结构材料

前言
为什么要发展快堆?
✓ 铀资源的贫乏, 不足以支承大量 NPPs 的运行 PWR: 1% 利用率 (U235丰度:0.71%) SFR: 60-70%利用率(能将U238转化成易裂变Pu239)
✓ 降低錒系元素和长寿命裂变产物(核废料)的地质埋填
中国快堆发展现状
快堆发展战略
中国实验快堆CEFR顺利临界
上端塞 压紧弹簧 上轴向 转换区 包壳 燃料区
下轴向 转换区 金属绕丝
下端塞
燃料组件
操作头
外套管
堆芯支撑 钠入口
13
中国实验快堆主要材料
CEFR 堆芯燃料组件及控Leabharlann Baidu棒组件材料
燃料组件
安全棒
控制棒组件 调节棒 补偿棒
中子源组件
不锈钢屏蔽组件
硼屏蔽组件
材料
包壳
外套管
ЧC-68 ЧC-68 ЧC-68 ЧC-68 ЧC-68 316Ti
控制棒组件 8
不锈钢屏蔽组件: 332
感谢上海第一机床厂提供照片
CEFR 堆芯布置
中国实验快堆主要材料
CEFR 堆芯燃料组件及 控制棒组件材料
堆芯组件材料 ➢ 燃料:
- 氧化物燃料 (MOX) - 金属燃料 (U-Pu-Zr) ➢ 燃料组件 - 包壳: ChS-68 - 外套管: эп-450
(all Russian steels)
先进型堆
Generation IV
创新型堆
✓ 秦山I期 1985
✓ 秦山II期 ✓ 秦山III期 ✓ 大亚湾电站 ✓ 岭奥电站 ✓ 田湾电站
✓ AP-1000 ✓ CAP-1000
✓ CEFR ✓ CDFR ✓ CCFR SCWR
前言
压水堆电站在中国的成功
正在运行的: 4 plants, 11 units, about 8.6GWe 正在建设的: 19 units with ～20GWe 计划在建设的: 7 units with ～7GWe
钠冷快堆中的结构材料
前言
创新型核能系统-GIV 第四代反应堆
铅冷快中子反应堆 (LFR)
超临界水堆 (SCWR)
气冷快中子反应堆 (GFR)
钠冷快中子反应堆 (SFR)
超高温堆 (VHTR)
熔盐金属反应堆 (MSR)
Generation I
原型堆
前言
Generation II
商用堆
Generation III
《核电中长期发展规划(2005-2020年)》 提出：“及时启动快堆示范工程”。
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”提出：“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”。
2007年8月中科院向国务院呈送的《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（科发学部字［2007］ 243号）建议：将快堆先进核能系统研发 与产业化列入国家重大专项。
平均中子通量: 1.76x1015 n/cm2.s 目标燃耗: 100,000MWd/t 堆芯入口钠温: 360oC 堆芯出口钠温: 530oC 主容器尺寸(O): 8.010m
中国实验快堆主要材料
堆芯组件材料 结构材料
中国实验快堆主要材料
CEFR 堆芯燃料组件及控制棒组件材料
燃料组件
эп-450
08X16H11 M3
08X16H11 M3
08X16H11 M3
08X16H11 M3
316Ti
316Ti
316Ti
温度 （oC）
360-560 360-550
360-548
360-554
360-530
600 （max） 550 (max)
中子通量 （n/cm2s
） 6.6x1015 ≤3.2x1015
CFR1000 示范快堆 ✓ 电功率: 1000MWe ✓ 初始设计: 2010年 ✓ 完成: 2022年
CEFR ✓ 电功率: 20MWe ✓ 初始设计:1990 ✓ 完成: 2010年
To be filled
CCFR 商用快堆 ✓ 电功率: 1000- 1500MWe ✓ 初始设计: 2020年 ✓ 完成: 2030-2032年
≤3.2x1015
≤3.2x1015
3.2x1015
3.2x1015
3.8x1015
中国实验快堆主要材料
堆容器及堆内主要部件
堆内部件材料大部分 采用进口材料（瑞典 和俄罗斯产）
部分材料使用国产不 锈钢
中国实验快堆主要材料
堆容器及堆内主要部件
主容器
材料：瑞典进口奥氏体钢316SS 功能：堆芯、堆内部件及高温
液态钠的容器 尺寸：内径为7960mm，壁厚
50mm/25mm（最大/最小） 重量：105吨 环境：钠温420oC
Curtsy to Mr. Pan Ziqiang
前言
核电在中国能源供给中的地位
2007年电能中各种电力供给形式所占的比例
2015年电能中各种电力供给形式所占的比例 * JIANG Ze-min, Reflection on energy issues in China, CHINA NUCLEAR POWER, Vol.1, No.2, p.98-113, 2008
二回路
中国实验快堆主要参数
CEFR 主要设计参数
堆本体 高度: 45.0cm 直径: 60.0cm 燃料/首炉燃料: (Pu,U)O2/UO2 Pu（总量）: 150.3kg Pu-239: 97.7kg U-235(enrichment):
42.6kg (19.6%)/236.7kg (64.4%) 最大线功率: 430w/cm 中子通量: 3.7x1015 n/cm2.s (max.)
2005.08 堆本体安装开始
2010.07.21 reach to critical
2006.06 主容器检验试验完成
2007.06 完成堆内构件安装
2008.03 旋塞安装就位
* 引自张东辉博士《中国实验快堆进展及热工流体综述》
中国实验快堆
CEFR 主要设计参数
泳池式反应堆 336.6吨核级钠 热功率: 65MW 电功率: 20MW 反应堆寿命: 30年
CDFR 示范快堆 ✓ 电功率: 600- 900MWe ✓ 初始设计: 2007年 ✓ 完成: 2020年
中国快堆发展现状
CEFR 大事记
2002.08
2000.05 浇灌第一罐混凝土
Ceolefbtrhaetiroenacftoorrsbeualiilndg核in-tg岛o2p0厂02房.0封8 顶