高温气冷堆
高温气冷堆功率
高温气冷堆功率高温气冷堆（HTGR）是一种新型的核能技术，它采用氦气作为冷却剂，具有高温、高效率和安全可靠的特点。
高温气冷堆功率是评估该技术的重要指标之一。
本文将对高温气冷堆功率进行详细介绍。
高温气冷堆功率是指高温气冷堆在单位时间内产生的热能或电能的大小。
由于高温气冷堆的工作温度较高，可以达到700至1000摄氏度，因此其热效率和电效率都相对较高。
高温气冷堆可以通过核裂变将燃料中的核能转化为热能，然后利用热能驱动发电机产生电能。
根据燃料的不同，高温气冷堆可以使用铀、钍等元素作为燃料，并将其装入微孔球形燃料颗粒中。
高温气冷堆在核能技术领域具有许多优势。
首先，高温气冷堆具有较高的热效率，可以将燃料中的核能充分转化为热能，提高了能源利用率。
其次，高温气冷堆产生的热能可以用于工业和城市供热，实现热电联供，进一步提高能源利用效率。
此外，高温气冷堆还具有安全性好的特点。
由于采用氦气作为冷却剂，不需要高压循环和使冷却剂沸腾，从而降低了核能系统的复杂性，提高了安全性。
高温气冷堆功率的大小与多个因素有关。
首先，燃料的选择和寿命会对高温气冷堆的功率产生影响。
不同的燃料在衰变过程中会释放出不同数量的能量，因此会影响高温气冷堆的功率。
其次，高温气冷堆的设计和运行参数也会影响功率的大小。
比如，反应堆的尺寸和结构、冷却剂的流速和温度等都会对功率产生影响。
此外，燃料的循环方式和功率调整方式也会影响高温气冷堆的功率。
高温气冷堆的功率大小对于核能的开发和利用具有重要意义。
首先，高温气冷堆可以作为一种新型的核能技术，为国内能源结构调整提供了新的选择。
高温气冷堆可以实现多能联供，既可以产生电能，又可以提供热能，满足工业和城市的能源需求。
其次，高温气冷堆可以作为一种安全可靠的核能技术，为核能的发展提供了更可行的方案。
高温气冷堆通过采用氦气作为冷却剂，避免了核能系统中的复杂性，提高了核能的安全性。
总的来说，高温气冷堆功率是评估该技术的重要指标之一。
高温气冷堆效率比压水堆
高温气冷堆效率比压水堆高温气冷堆效率比压水堆引言：在当今能源短缺和环境问题的背景下，高效利用和开发清洁能源已经成为社会的共识。
核能作为一种高效能源，被广泛应用于发电和其他领域。
在核能发电中，高温气冷堆和压水堆是两种常见的反应堆类型。
本文将比较这两种堆类型的效率，并讨论高温气冷堆在环保和经济方面的优势。
一、高温气冷堆的基本原理和特点高温气冷堆（HTGR）是一种利用高温气体作为冷却剂的核反应堆。
其核心是一种固体燃料球，燃料球通过气体流动的方式进行冷却。
这种结构使得高温气冷堆能够达到较高的温度，通常在800℃到1000℃之间。
高温气冷堆具有以下特点：1. 高效率：由于高温气冷堆可以达到较高温度，其热效率较高，可以达到40%以上。
这是因为高温气冷堆可以利用高温产生的热量用于发电、工业和其他领域。
2. 安全性高：高温气冷堆由于采用固体燃料，燃料更加稳定，不会发生水蒸气爆炸等事故。
同时，由于气体冷却，不需要用于冷却的大量水资源，可以减少对水资源的依赖。
3.环保：高温气冷堆不会产生二氧化碳等温室气体的排放，可有效减少对环境的影响。
同时，由于采用固体燃料，核废料产生量也较低，可以减少对废弃物处理的压力。
二、压水堆的基本原理和特点压水堆（PWR）是一种利用水作为冷却剂的核反应堆。
其核心是由燃料棒和水冷却剂组成。
燃料棒在核反应中产生的热量被水冷却剂吸收并转化为蒸汽，从而驱动涡轮发电机组发电。
压水堆具有以下特点：1. 成熟技术：压水堆是目前应用最广泛的反应堆类型之一，其技术已经非常成熟，具有较高的可靠性和稳定性。
2. 安全性：压水堆采用水冷却剂，水的热传导性能较好，可以有效地控制核反应产生的热量，从而保证堆的安全性。
3. 排放问题：压水堆的主要问题是产生的二氧化碳等温室气体的排放。
这些气体对环境造成了很大的压力，同时也增加了全球温室效应的风险。
三、高温气冷堆相对于压水堆的优势1. 高效能：由于高温气冷堆可以达到较高的温度，其热效率比压水堆更高。
高温气冷堆的特点
高温气冷堆的特点高温气冷堆（High Temperature Gas-cooled Reactor，HTGR）是一种利用气体作为冷却剂和工质的核电反应堆。
它具有许多独特的特点，使其成为目前研究和开发的热点。
首先，高温气冷堆具有高温工质。
其出口温度可达到800℃以上，远高于传统水冷反应堆的温度。
这种高温工质使得高温气冷堆具有更高的热效率，从而提高了能源利用率。
此外，高温工质还具有一定的热储存能力，可以在需求峰值时释放储存的热能，满足热能需求。
其次，高温气冷堆具有固态燃料。
与传统的液态燃料相比，固态燃料具有更高的热效率和更低的安全风险。
固态燃料不易泄漏，且燃料粒子更易于密封和控制。
此外，固态燃料具有更高的燃烧温度和更低的熔点，使其更加适合高温气冷堆的运行。
第三，高温气冷堆具有气冷循环系统。
传统的水冷反应堆依赖于水冷却剂来带走核反应堆产生的热量。
而在高温气冷堆中，气体是冷却剂和工质，不但可以有效地冷却反应堆，还可以通过燃气涡轮机转换热能为电能。
这种气冷循环系统不仅避免了水蒸汽泄漏和腐蚀等问题，还提高了能量转换效率。
第四，高温气冷堆具有更高的安全性。
由于高温气冷堆采用了固态燃料和气冷循环系统，不存在水蒸汽爆炸和核泄漏等传统核电反应堆常见的事故风险。
此外，高温气冷堆还具有自动衰变热分散和机械停堆等安全特性，可以有效地降低事故风险。
高温气冷堆也是一种固定床反应堆，核燃料颗粒被完全包裹在球状燃料颗粒堆中，有利于减少放射性物质的扩散和释放。
第五，高温气冷堆具有多能级应用优势。
由于其高温工质和固态燃料的特点，高温气冷堆可以广泛应用于电力、石化、冶金、化工和航天等领域。
例如，高温气冷堆可以用来产生高温高压的蒸汽，用于发电和工业生产；还可以通过高温换热器提供工业或城市的热水和蒸汽供应。
最后，高温气冷堆具有较长的运行寿命。
由于固态燃料和气冷循环系统的采用，高温气冷堆的燃料更易于密封和控制，反应堆更易于维护和远程管理。
这使得高温气冷堆具有更长的运行寿命和更低的维护成本。
高温气冷堆的特点与应用
高温气冷堆的特点与应用高温气冷堆（High Temperature Gas-cooled Reactor，HTGR）是一种新型的核能发电技术，具有许多独特的特点和广泛的应用前景。
本文将介绍高温气冷堆的特点以及其在能源领域的应用。
一、高温气冷堆的特点1. 高温工作温度：高温气冷堆的工作温度通常在700℃以上，甚至可以达到1000℃。
相比传统的水冷堆，高温气冷堆的工作温度更高，能够提供更高的热效率。
2. 气冷散热：高温气冷堆采用气体作为冷却剂，通过直接循环冷却剂与燃料颗粒之间的热交换，实现散热。
相比水冷堆的间接循环冷却方式，气冷堆的散热效果更好，能够更高效地将热能转化为电能。
3. 燃料颗粒堆芯：高温气冷堆的燃料采用微米级的球形燃料颗粒，这些颗粒由包裹燃料核心的多层包覆层组成。
这种设计可以有效地防止燃料核心的泄漏和扩散，提高燃料的利用率和安全性。
4. 高安全性：高温气冷堆采用固体燃料和气体冷却剂，不存在液体冷却剂的蒸汽压力和蒸汽爆炸的风险。
同时，燃料颗粒堆芯的设计也能够有效地防止燃料泄漏和核裂变产物的扩散，提高了堆芯的安全性。
5. 多种燃料适应性：高温气冷堆可以使用多种燃料，包括天然气、石油、煤炭等化石燃料，以及铀、钍等核燃料。
这种多种燃料适应性使得高温气冷堆在能源转型和资源利用方面具有广阔的应用前景。
二、高温气冷堆的应用1. 核能发电：高温气冷堆作为一种新型的核能发电技术，具有高效率、高安全性和多燃料适应性的特点，被广泛应用于核能发电领域。
高温气冷堆可以提供稳定可靠的电力供应，同时还可以与其他能源形式相结合，实现能源的多元化利用。
2. 工业热能供应：高温气冷堆的高温工作温度使其可以提供高温热能，广泛应用于工业领域的热能供应。
高温气冷堆可以为工业生产提供稳定的高温热源，满足工业生产过程中的热能需求，提高能源利用效率。
3. 氢能生产：高温气冷堆可以通过核热解水的方式产生氢气，为氢能产业的发展提供可靠的能源支持。
高温气冷堆的工作原理
高温气冷堆的工作原理高温气冷堆的工作原理高温气冷堆（High-Temperature Gas-Cooled Reactor，简称HTGR）是一种基于气冷技术的新型核反应堆。
相比传统的水冷堆，高温气冷堆具有更高的温度和更高的燃烧效率，同时还具备较高的安全性和可靠性。
本文将详细介绍高温气冷堆的工作原理。
高温气冷堆的核燃料是以富集铀或钚等核材料制成的小型球体，被称为“球形颗粒堆”，这些颗粒由包层材料包围，形成可在高温下工作的燃料元件。
燃料元件堆叠在一起形成一个燃料堆芯。
在堆芯外部，布置有气体冷却剂，通常使用大气中常见的氦气作为冷却剂。
由于氦气无毒、无腐蚀性、低密度等特点，使得高温气冷堆具备了较高的安全性和可靠性。
高温气冷堆的工作过程包括燃料核裂变产生热能、热能转化为动能、动能转化为电能等多个步骤。
首先，燃料堆芯中的核燃料颗粒发生裂变反应，产生大量的热能。
这些裂变反应会持续引发新的核裂变反应，使得燃料堆芯内的温度升高。
然后，燃料堆芯内的热能会传导到燃料元件表面的包层材料中。
包层材料具有较低的热导率，能够有效地阻止热能向外传递，使得燃料堆芯温度不断上升。
接下来，燃料堆芯外的氦气冷却剂会通过管道进入堆芯内，吸收燃料元件表面的热能。
在这个过程中，氦气会被加热，温度逐渐升高。
随后，加热后的氦气会流出堆芯，通过热交换器与其他工质进行热交换。
热交换器中的工质（通常是水）会受热变成蒸汽，然后推动涡轮发电机转动，将热能转化为动能。
最后，动能通过涡轮发电机转化为电能。
这样，从核裂变产生的热能最终转化为了实用的电能。
高温气冷堆的这一工作过程具备多重安全性措施。
首先，堆芯材料和冷却剂均为无毒无腐蚀性材料，避免了放射性物质泄漏和腐蚀问题。
其次，高温气冷堆具有自动关闭和冷却功能，一旦超温或故障发生，系统会自动停止工作并冷却下来。
此外，高温气冷堆还具备较高的热效率，能够更好地利用燃料资源，减少对环境的影响。
综上所述，高温气冷堆是一种基于气冷技术的新型核反应堆。
高温气冷堆的优缺点
高温气冷堆的优缺点高温气冷堆是一种独特的核能技术，与传统的水冷堆不同，高温气冷堆将燃料元件中产生的热量通过气体而不是水进行传递和冷却。
高温气冷堆具有许多优点，但也存在一些缺点。
首先，高温气冷堆具有较高的热效率。
由于高温气冷堆运行时的工质是气体，相对于水，气体可以容纳更多的热量，因此可以更高效地转化为电能。
这使得高温气冷堆能够提供更高的电力输出，提高了核能的利用效率。
其次，高温气冷堆可以更好地适应变化的负载需求。
传统的水冷堆的运行速度和功率输出相对较慢，需要较长的启动和停机时间。
而高温气冷堆的启动和停机时间较短，能够更快地响应负载需求的变化，并且可以通过调整反应堆的功率输出来满足不同的电力需求。
这使得高温气冷堆在应对电网上的负荷波动和需求峰值方面更具灵活性和适应性。
第三，高温气冷堆具有较高的安全性和可靠性。
传统的水冷堆需要水冷剂的循环和压力控制系统，容易发生泄漏和爆炸等安全问题。
而高温气冷堆采用的气体工质能够在高温下稳定工作，不容易引起爆炸和泄漏等问题，降低了安全风险。
另外，高温气冷堆还具有自稳定和自动关机的特性，一旦出现异常情况，高温气冷堆能够及时停机，减少进一步的危险。
然而，高温气冷堆也存在一些缺点。
首先，高温气冷堆的建设和运营成本相对较高。
由于高温气冷堆需要采用特殊的材料和技术来应对高温和压力环境，建设和维护成本较高，这导致其在商业应用上的成本较高。
其次，高温气冷堆的核废料处理和存储问题仍然存在挑战。
高温气冷堆虽然对核燃料的利用率更高，但在运行过程中仍然会产生大量的核废料。
这些核废料的处理和储存需要采取安全可靠的措施，以确保对环境和人身安全的保护。
最后，高温气冷堆的建设和使用可能会引发公众对核能的担忧和反对。
由于核能与核武器以及核事故等风险关联密切，高温气冷堆的建设和使用可能会引发公众对核能的担忧，并产生反对的声音。
因此，高温气冷堆的推广和应用也需要积极引导公众的理性认知和参与。
综上所述，高温气冷堆作为一种新型的核能技术，具有较高的热效率、适应性、安全性和可靠性等优点，但也存在建设和运营成本较高、核废料处理和储存问题以及公众担忧等一些缺点。
高温气冷堆原理
高温气冷堆原理高温气冷堆（HTGR）是一种新型的核能反应堆，其核心原理是利用高温气体来驱动温度较高的热交换器，并产生高温蒸汽以供发电或其他应用。
HTGR是目前最具有发展潜力和安全可靠性的核能反应堆之一，本文将重点介绍其原理和应用。
高温气冷堆主要由燃料元件、反应堆压力容器、热交换器、气轮机以及辅助系统组成。
燃料元件是核反应的关键部分，它通常由燃料微球组成，每颗微球都包裹在一个由防腐蚀材料制成的包层中。
这种设计可以提高堆芯的安全性，并降低核燃料的溶解和泄露的风险。
在高温气冷堆中，燃料微球被装载在一系列的蜂窝状燃料矩阵中，形成一个核反应区。
当中子被释放并与燃料微球进行碰撞时，会引发核裂变反应，释放出大量的热量。
这些高温气体通过热交换器传递给工作介质，并进一步驱动气轮机发电。
热交换器是高温气冷堆的核心部件之一，它能够有效地传递燃料中释放出的热量，并将其转化为可以用于发电的热能。
热交换器通常采用管壳式结构，其中高温气体通过壳侧传递，而工作介质则通过管侧传递。
通过这种方式，高温气体的热能能够直接传递给工作介质，从而实现高效率的能量转换。
气轮机是高温气冷堆发电系统的关键组件，它将通过热交换器传递给工作介质的热能转化为电能。
在气体进入气轮机之前，通常会经过多级压缩，以提高气体的压力和温度。
当气体进入气轮机后，叶片会受到气流的推动而旋转，从而带动发电机产生电能。
由于高温气冷堆运行时产生的气体具有较高的温度和压力，因此可以实现高效率的发电。
高温气冷堆除了可以用于电力发电之外，还可以通过热解过程产生氢气。
热解是将高温气冷堆的高温气体通过特定的催化反应转化为氢气的过程。
这种方式不仅可以提高氢气的产量，而且还可以将高温气冷堆的热能充分利用，实现能源的高效转换。
高温气冷堆具有多种优点和应用前景。
首先，高温气冷堆的燃料元件可以高效地防止核燃料的溶解和泄露，因此具有很高的安全性。
其次，高温气冷堆能够产生高温的热量，可以广泛应用于化学工业、石油加工和其他高温要求的工业领域。
高温气冷堆
1.技术简述模块式高温气冷堆按照堆芯结构的特点，可以分为球床堆和棱柱堆两大类型。
球床堆采用球形燃料元件，利用球在反应堆堆芯中的缓慢移动实现不停堆连续换料。
我国高温气冷堆核电站示范工程（HTR-PM）球形燃料以二氧化铀为核芯，外面包覆热解碳和碳化硅层，形成0.92mm直径的包覆颗粒燃料。
大约12000个包覆颗粒燃料与石墨一起被填充在1个直径60mm的燃料球中。
☝ HTR-PM球形燃料元件结构反应堆堆芯中大约有4.2×105个燃料球，直径为3m，高为11m。
堆芯周边的反射层是耐高温的石墨。
冷却剂氦气从反应堆顶部流过堆芯，然后通过一个内衬保温材料的同轴双层连接结构，流到一个和反应堆肩并肩布置的蒸汽发生器。
☝模块式高温气冷堆的一个反应堆模块冷却后的氦气由布置在蒸汽发生器壳顶部的氦气循环风机加压后通过同轴连接结构的外层流回反应堆，形成一个封闭的反应堆——回路循环。
新燃料元件由顶部装入堆芯，从底部卸料管卸出。
卸出的燃料元件如果未达到预定的燃耗深度，则再送回堆内使用。
一个反应堆和一台蒸汽发生器构成了一个高温气冷堆反应堆模块。
在中国的200MWe HTR-PM中，每个反应堆模块热功率为250MWt。
HTR-PM设计有2个模块，向1台蒸汽轮机供应蒸汽，发电功率为210MWe。
3.HTR-PM工程的考验HTR-PM的核心设备及系统可归纳为九大设备和系统：反应堆压力容器、主氦风机、蒸汽发生器、堆内金属构件、控制棒、吸收球、燃料装卸、氦净化和乏燃料储存，其中大多数为世界首台（套）。
HTR-PM工程于2012年12月9日正式开工，核岛浇筑第一罐混凝土。
2015年现场土建工程全部完成，厂房封顶，设备开始入场安装和调试。
在清华大学建成了年产1×105球的中试生产线，完成了生产设备和工艺定型。
商业规模年产3×105球的球形燃料元件商业化生产厂在内蒙古包头市中核北方核燃料元件有限公司进行建设，2013年3月开工，2016年8月开始正式生产。
高温气冷堆发电
高温气冷堆发电高温气冷堆发电是一种利用核能发电的技术，其特点是在高温下运行，并采用气冷方式进行冷却。
与传统的水冷堆发电相比，高温气冷堆发电具有许多优势，包括更高的发电效率、更低的成本和更安全可靠的特点。
高温气冷堆发电的工作原理是利用核裂变的过程来产生高温，进而驱动蒸汽涡轮机发电。
核裂变过程会产生大量的热量，传统的水冷堆通过将这部分热量用水进行冷却，然后再利用热力来驱动发电机。
而高温气冷堆则不需要使用水进行冷却，而是通过利用高温气体来直接冷却核堆。
高温气冷堆的核心部件是燃料元件和冷却器。
燃料元件是由核燃料、燃料包壳和燃料棒组成的。
冷却器则是由气体冷却管道、热交换器和冷却介质组成。
核燃料在反应过程中释放出的热量会被冷却器中的气体带走，然后通过热交换器将热量传递给二次回购热源（比如锅炉），最终将产生的蒸汽驱动涡轮机发电。
高温气冷堆发电有许多优点。
首先，高温气冷堆的运行温度通常在600℃以上，远高于传统的水冷堆的运行温度，因此具有更高的热效率。
高温气冷堆的发电效率可以达到40%以上，而传统的水冷堆一般只有30%左右的效率。
这意味着高温气冷堆可以更有效地利用核能资源，提高能源利用率。
其次，高温气冷堆发电的成本相对较低。
由于无需使用水进行冷却，高温气冷堆可以节省大量的水资源。
此外，高温气冷堆的设计和建设成本相对较低，这主要是因为高温气冷堆的核心部件相对较小且更简单，不需要大规模的水处理系统和冷却塔等设备。
因此，在建设和运行方面，高温气冷堆具有更低的成本。
最重要的是，高温气冷堆发电相对更安全和可靠。
由于高温气冷堆不需要使用水进行冷却，因此防止核燃料泄漏的风险大大降低。
此外，高温气冷堆的设计可以更好地抵御自然灾害和事故的影响，提高了系统的抗灾能力。
而且，高温气冷堆发电不会排放二氧化碳等温室气体，对环境友好，有助于减少全球气候变化的影响。
然而，高温气冷堆发电也存在一些挑战和问题。
首先，高温气冷堆技术相对较新，需要更多的研发和测试来提高其性能和可靠性。
高温气冷堆温度
高温气冷堆温度高温气冷堆（High Temperature Gas-cooled Reactor, HTGR）是一种新型的核能发电技术，具有很高的发电效率、安全性和可持续性。
高温气冷堆的核心部分是具有高温、耐辐射性能的燃料颗粒，该颗粒由包裹燃料的陶瓷球得到保护。
高温气冷堆温度的控制是确保堆的正常运行和安全性的关键因素之一。
高温气冷堆具有较高的工作温度，一般在700-950摄氏度之间。
这种高温操作的优势是多方面的。
首先，高温气冷堆的燃料产生的热能可以高效地转化为电能，提高了发电效率。
其次，高温气冷堆的出口热量可用于燃气轮机等传统燃烧技术，实现余热利用，进一步提高发电效率。
此外，高温气冷堆的高温操作还有利于氢气的生产，这对于发展氢能源具有重要意义。
然而，高温气冷堆温度的控制并不容易，涉及到多个方面的技术挑战。
首先，高温气冷堆需要耐高温的结构材料来承受高温环境的影响。
这就要求燃料颗粒和结构材料具有良好的耐热性和耐辐射性能。
其次，高温气冷堆需要确保燃料颗粒的冷却和排放热量的有效传导，以避免过热和燃料泄漏的问题。
同时，高温气冷堆在运行过程中还需要保持堆内冷却剂的流速和循环，并控制冷却剂的温度。
高温气冷堆温度的控制又分为稳态控制和瞬态控制两个方面。
稳态控制主要是通过燃料在燃料元件内的布局、冷却剂的流速和温度等因素来控制。
温度控制的稳定性对于堆的安全运行至关重要，如果温度过高，燃料会受到损坏甚至熔化的风险；如果温度过低，燃料将无法完全燃烧，导致发电效率下降。
因此，在温度控制方面需要进行精确的调节和监控，以确保高温气冷堆的稳定运行。
与稳态控制相比，瞬态控制对于高温气冷堆的安全性更加重要。
例如，在突发事件或故障情况下，需要迅速调整冷却剂的流速和温度，以及燃料的排出和补充，避免燃料颗粒受损或产生爆炸的风险。
因此，高温气冷堆必须配备先进的自动控制系统，能够实时监测和调整温度。
总的来说，高温气冷堆温度的控制对于核能发电技术的研究和应用具有重要意义。
高温气冷堆
高温气冷堆高温气冷堆高温气冷堆，（hightemperaturegascooledreactor），高温气冷堆的蒸发器能达到560℃，发电效率大大提升，高温气冷堆核电站具有良好的固有安全性，它能保证反应堆在任何事故下不发生堆芯熔化和放射性大量释放。
高温气冷堆具有热效率高（40%~41%），燃耗深（最大高达20MWd/t铀），转换比高（0.7~0.8）等优点，由于氦气化学稳定性好，传热性能好，而且诱生放射性小，停堆后能将余热安全带出，安全性能好。
折叠编辑本段研发历程70年代中期，中国高温气冷堆的研究发展工作始于70年代中期，主要研究单位是清华大学核研院。
1986年，在国家863计划支持下，清华大学正式开始了１０兆瓦高温气冷堆实验堆的研发。
1988～1989年，间德国的两座球床高温气冷堆反应堆相继被关闭，其原因是担心安全性。
2000年12月，建成临界。
高温气冷堆2003年1月，实现满功率并网发电，中国对高温气冷堆技术的研发取得了突破性成果，基本掌握了核心技术和系统设计集成技术。
这一科技成果在国内外引起广泛的影响，使中国在高温气冷堆技术上处于国际先进行列。
2004年9月底，由国际原子能机构主持，清华大学核研院在10兆瓦高温气冷堆实验堆上进行了固有安全验证实验。
实验结果显示，在严重事故下，包括丧失所有冷却能力的情况下，不采取任何人为和机器的干预，反应堆能保持安全状态，并将剩余热量排出。
2006年1月，国务院将大型先进压水堆和高温气冷堆核电站示范工程列为国家重大专项。
2008年2月，高温气冷堆核电站重大专项实施方案获国务院批准，专项牵头实施单位为清华大学核研院、华能山东石岛湾核电有限公司、中核能源科技有限公司。
2009年9月，美国能源部发表声明说：“下一代核电站（NGNP）项目将采用新型的高温气冷堆技术，一个设施支持多种工业应用，比如发电的同时进行石油精炼。
NGNP项目将使核能利用延伸到更宽广的工业和交通领域，降低燃料消耗和污染，并在现有的商业化轻水堆技术基础上提高固有安全性。
高温气冷堆的燃料
高温气冷堆的燃料高温气冷堆（High Temperature Gas-cooled Reactor，HTGR）是一种新型的核能技术，它采用气体冷却剂将核反应堆中的热量转化为电能。
与传统的水冷堆相比，高温气冷堆具有更高的工作温度和更高的热效率，同时具备更好的安全性能。
在高温气冷堆中，燃料是核反应堆的核心部分，它对于反应堆的性能和安全运行起着至关重要的作用。
高温气冷堆的燃料是以球形或圆柱形的方式存在的，常见的燃料形式有两种：一种是球型燃料，即将用于核反应的燃料颗粒包裹在石墨球中；另一种是颗粒型燃料，即将燃料颗粒分散在石墨微球中。
高温气冷堆的燃料主要由两部分组成：一是燃料颗粒，主要由含铀的金属（通常是铀球）构成；二是包围燃料颗粒的包覆层，主要是由陶瓷材料（通常是碳化硅）构成。
燃料颗粒的直径一般在0.3-0.6毫米之间，包覆层的厚度在几十微米到几百微米之间。
这种独特的燃料设计使得高温气冷堆具有非常高的燃烧效率和较低的燃料损失率。
高温气冷堆的燃料寿命相对较长，一般可达几十年。
这是因为高温气冷堆的燃料颗粒能够耐受高温和辐射环境，同时燃料包覆层的材料能够有效地阻止铀颗粒与冷却剂相互作用。
因此，高温气冷堆的燃料可在较长时间内保持较高的燃烧效率，减少了燃料更换频率和运行成本。
高温气冷堆的燃料具有很高的热效率。
由于高温气冷堆能够达到更高的工作温度（通常在600-900摄氏度之间），它可以更充分地利用核能，将核反应产生的热能转化为电能。
这大大提高了热能的利用效率，使得高温气冷堆成为一种高效能的核能技术。
与安全性能方面相比，高温气冷堆的燃料具有较好的安全性能。
高温气冷堆的燃料颗粒密封在包覆层中，能够有效地防止燃料颗粒与外界环境的接触。
即使在燃料包覆层破裂的情况下，由于包覆层能够吸收部分辐射，减少对环境和人体的辐射污染。
此外，高温气冷堆的燃料具有较低的气体产生率和较小的粒子生成速率，减少了对环境的污染和辐射泄漏。
总结起来，高温气冷堆的燃料是保证核反应堆性能和安全运行的关键组成部分。
高温气冷堆的工作原理
高温气冷堆的工作原理
高温气冷堆（HTGR）是一种新型的核反应堆，其工作原理是利用高温气体作为冷却剂，将核能转化为热能，然后再将热能转化为电能或其他形式的能量。
首先，高温气冷堆的工作原理是基于核裂变反应。
在高温气冷堆中，燃料元素中的核燃料（如铀、钚等）经过裂变反应释放出大量的热能。
这些热能会使得燃料元素的温度升高，同时也会使得冷却气体（如氦气）的温度升高。
其次，高温气冷堆利用高温气体作为冷却剂。
在高温气冷堆中，燃料元素周围的高温气体被用来带走燃料元素释放的热能，同时也带走了裂变反应产生的中子。
这些高温气体在带走热能和中子后，会通过热交换器将热能传递给工质（如水蒸气），从而产生蒸汽驱动涡轮发电机产生电能。
最后，高温气冷堆将热能转化为电能或其他形式的能量。
通过热交换器，高温气体的热能被传递给工质，使得工质产生高温高压的蒸汽。
这些蒸汽驱动涡轮发电机转动，最终产生电能。
除了产生电能外，高温气冷堆还可以利用热能进行其他形式的能量转化，如用于工业生产、城市供热等。
综上所述，高温气冷堆的工作原理是利用核裂变反应产生的热能，通过高温气体作为冷却剂将热能转化为电能或其他形式的能量。
这种工作原理使得高温气冷堆成为一种高效、安全、清洁的能源转化方式，具有广阔的应用前景。
高温气冷堆的固有安全性
高温气冷堆的固有安全性高温气冷堆的固有安全性概述高温气冷堆（High Temperature Gas-cooled Reactor，简称HTGR）是一种先进的核反应堆技术，其针对固有安全性作出了重要的设计改进。
本文将详细介绍高温气冷堆的固有安全性的相关知识，包括其特点、设计原理及优势等方面，旨在让读者更好地理解高温气冷堆的安全性能。
1. 高温气冷堆的特点高温气冷堆作为一种先进的核反应堆技术，具有以下几个特点：（1）使用可燃物料不适应的燃料。
高温气冷堆使用的是球形小颗粒燃料，不同于传统的块状燃料，具有更好的耐高温性能和更高的燃料利用率。
（2）采用气体冷却系统。
高温气冷堆通过氦气等惰性气体作为冷却剂，实现反应堆的冷却，相比于传统的水冷设计，具有更低的压力和更高的冷却效果。
（3）使用复合材料封堆。
高温气冷堆使用耐高温和辐照的复合材料对反应堆进行封闭，具有较好的机械强度和辐照耐受能力。
2. 高温气冷堆的设计原理高温气冷堆的设计原理主要包括以下几个方面：（1）固有安全性设计。
高温气冷堆通过设计多重安全措施来确保固有安全性，包括使用可燃性物料不适应的燃料，采用惰性气体冷却系统，使用耐高温和辐照的复合材料封堆等。
（2）负温系数反应性。
高温气冷堆的燃料形状和特性使其具有负温系数反应性，即当堆芯温度升高时，核反应会自动减弱，从而防止温度失控。
（3）安全气体释放系统。
设计了安全气体释放系统，用于在发生事故时迅速排出反应堆中的气体以保持安全性。
（4）堆芯被动冷却。
高温气冷堆采用堆芯被动冷却，即无需外部能源，通过自然对流和热传导来保持堆芯的冷却，降低了事故发生的概率。
3. 高温气冷堆的固有安全性优势高温气冷堆具有以下几个固有安全性优势：（1）耐高温性能。
高温气冷堆使用耐高温燃料和封堆材料，能够在高温环境下保持良好的稳定性，降低了发生事故的风险。
（2）负温系数反应性。
高温气冷堆的燃料特性使其具有负温系数反应性，即堆芯温度升高时，核反应会自动减弱，从而避免温度失控。
高温气冷堆燃料
高温气冷堆燃料高温气冷堆燃料高温气冷堆（High Temperature Gas-cooled Reactor，HTGR）是一种新型的核能反应堆，它使用高温气体冷却燃料，具有较高的安全性和热效率。
燃料是HTGR的核心部分，它的设计和使用对于该技术的发展和应用至关重要。
本文将深入探讨高温气冷堆燃料的相关问题。
一、高温气冷堆燃料的类型高温气冷堆燃料主要分为两种类型：固体燃料和液态燃料。
固体燃料是目前应用较为广泛的一种，在HTGR中，通常使用球形的小颗粒燃料，由燃料颗粒、堆块和包覆层组成。
液态燃料主要指液态金属燃料，如液态铀。
这种燃料具有高热导率和良好的冷却性能，但同时也存在较大的安全隐患和工艺挑战。
二、固体燃料的详细结构固体燃料由燃料颗粒、堆块和包覆层组成。
燃料颗粒可以是含有铀等核燃料的小球状颗粒，直径通常在0.5mm左右。
堆块是由多个燃料颗粒组成的，它们通常以特定的方式排列在一起，并且使用石墨等材料进行支撑。
堆块的大小和形状取决于反应堆的设计和要求。
最外层是包覆层，通常使用石墨或碳化硅等材料。
包覆层的作用是保护燃料免受环境的影响和导热。
三、固体燃料的特点和优势固体燃料具有以下特点和优势：1.高温稳定性：固体燃料能够在高温下保持较好的稳定性，不易熔化或变形；2.可控性：通过调整燃料颗粒的组成和堆块的结构，可以实现对燃料的控制和管理；3.较低的安全风险：固体燃料在失去冷却气体或气体循环中断的情况下，仍能保持较低的燃料温度，大大降低了安全风险；4.较高的燃料利用率：由于固体燃料可以更好地与气体冷却剂进行传热，因此可以实现更高的燃料利用率和热效率。
四、固体燃料的挑战和改进方向固体燃料在应用过程中也存在一些挑战，主要包括以下几个方面：1.燃料粒子堆积：燃料颗粒在堆块中积聚会导致裂纹和燃料性能下降；2.燃料包覆层的完整性：包覆层的完整性对于燃料的安全运行至关重要，但在高温和辐照的环境下易受到损伤；3.燃料性能的长期稳定性：长期使用后，燃料的性能可能会发生变化，这对于反应堆的运行和安全性都会产生影响。
高温气冷堆的缺点
高温气冷堆的缺点高温气冷堆（High-Temperature Gas-Cooled Reactor，HTGR）是一种新型的核能发电技术，与传统的水冷堆相比，具有许多优点，例如高热效率、可用于多种工业用途等。
然而，高温气冷堆也存在一些缺点，在实际应用中需要面对一些技术和安全挑战。
首先，高温气冷堆的建设和运行成本较高。
与目前已经商业化应用的水冷堆相比，高温气冷堆的设计和制造更加复杂，需要使用更耐高温材料，增加了工程和材料成本。
此外，高温气冷堆也需要一系列高温耐压的设备和管道，这些设备和管道的制造和维护成本也较高。
因此，投资和运营高温气冷堆的成本相对较高。
其次，高温气冷堆存在一定的安全风险。
高温气冷堆使用的燃料是放射性物质，一旦发生事故，可能会导致核泄漏或污染，对环境和人类健康造成威胁。
虽然高温气冷堆的核燃料在设计上更加稳定和安全，但仍然需要建设完善的辐射防护和事故应对设施来应对潜在的事故风险。
此外，高温气冷堆需要使用气体冷却剂，除了高温氦气外，还需要防止气体泄漏和爆炸等安全问题。
第三，高温气冷堆技术尚处于发展阶段，存在一些技术难题。
例如，高温气冷堆的燃料是小颗粒球状的石墨包覆颗粒，颗粒之间的间隙很小，一旦出现燃料颗粒损坏或失效，可能会引起燃料颗粒扩散和堆芯冷却失效。
另外，高温气冷堆的热工水力特性和燃料球床的流体动力学行为也需要进一步研究和验证。
这些技术难题需要在研发和实践中得到解决，才能确保高温气冷堆的可靠和安全运行。
最后，高温气冷堆在核废料处理方面面临一些困难。
由于高温气冷堆使用的是固体球状燃料，相比水冷堆的液态燃料，核废料的处理和储存更具挑战性。
高温气冷堆产生的废料需要进行封装和长期储存，保证其安全性和稳定性。
同时，高温气冷堆的废料处理过程也需要考虑防止辐射物质的泄露和污染。
综上所述，高温气冷堆作为一种新型的核能发电技术，虽然具有许多优点，但也存在一些缺点。
建设和运营成本较高、安全风险、技术难题以及核废料处理问题都是高温气冷堆需要面对和解决的挑战。
高温气冷堆特点
高温气冷堆特点高温气冷堆（High-temperature gas-cooled reactor, HTGR）是一种与传统核反应堆设计截然不同的核能技术。
其独特的特点使其在许多领域具有广阔的应用前景。
本文将重点介绍高温气冷堆的特点以及其在能源、环境和工业领域的潜在应用。
1. 高温运行：高温气冷堆具有非常高的工作温度，通常在700度以上。
相比之下，传统的液体冷却堆的工作温度一般在300度左右。
高温操作有助于提高热效率，并且可以为其他工业过程提供高温热能。
例如，高温气冷堆可以用于发电、水热解制氢和其他高温化学过程，进一步推动绿色能源和可持续发展。
2. 安全性：高温气冷堆具有优良的核安全特性。
由于其独特的设计，HTGR可以以天然的方式实现负反馈，即在异常情况下，反应堆的功率会自动降低。
此外，高温气冷堆使用了固体燃料球，这种设计可以防止核燃料的泄漏和融化，并且使堆芯更加稳定和耐用。
3. 资源利用：高温气冷堆可以利用多种燃料形式，包括天然铀、钚等。
同时，它还可以利用废弃核燃料和核废料作为燃料源。
这种资源利用的特点使得高温气冷堆成为核能领域的重要技术，有助于解决核废料处理和核燃料供应的问题。
4. 环境友好：相比传统的液体冷却堆，高温气冷堆具有更低的环境风险。
高温气冷堆使用气体作为冷却介质，不涉及与水相关的安全隐患，减少了核能发电对水资源的依赖。
另外，高温气冷堆的燃料球是固体的，可以防止核燃料的泄漏和废核燃料的再处理。
5. 应用领域的多样性：高温气冷堆具有广泛的应用前景。
其中一个重要领域是发电。
高温气冷堆可以通过直接或间接的方式产生高温蒸汽，驱动涡轮发电机发电。
此外，高温气冷堆还可以为工业过程提供高温热能，如水热解制氢、合成氨和化学工业的过程。
此外，高温气冷堆还可以应用于石油精炼、有色金属冶炼和化工等领域，提供高温热能。
6. 市场潜力：随着对清洁能源的需求逐渐增加，高温气冷堆作为一种可持续发展和环境友好的能源选择，具有广阔的市场潜力。
高温气冷堆商用堆
高温气冷堆商用堆高温气冷堆（HTGR）是一种采用气体作为冷却剂并且工作温度较高的核反应堆。
它的商用堆应用潜力巨大，具有很多优势和创新特性。
本文将介绍高温气冷堆商用堆的基本原理、优势、应用领域和未来发展方向。
高温气冷堆商用堆是一种新型的核能发电技术，它利用具有良好散热性能的氦气作为冷却剂，可以使堆芯温度达到非常高的水平（900℃以上），与传统的水冷反应堆相比具有更高的热利用效率和安全性。
作为一种第四代核反应堆技术，高温气冷堆可以利用多种燃料，并且具有高燃烧效率和低核废料产生量的特点。
高温气冷堆商用堆的优势主要体现在以下几个方面。
首先，高温气冷堆可以利用多种燃料，包括天然铀、贫化铀和钚等，在燃料资源方面具有较大的优势。
其次，由于高温气冷堆的工作温度很高，堆芯的热利用效率更高，可以提供更多的热能用于发电和其他工业应用。
此外，高温气冷堆的反应堆容量较小，适合分布式能源系统的建设，可以满足不同规模的能源需求。
此外，高温气冷堆商用堆的安全性较高，因为其冷却剂是氦气，不会产生水蒸气和氢气爆炸等危险物质。
高温气冷堆商用堆在多个应用领域都具有潜力。
首先，它可以作为电力发电站，为城市和工业区提供可靠的清洁能源。
其次，高温气冷堆的高温特性使其适合用于工业过程热能供应，可为石化、钢铁和其他高温工业提供热能。
此外，高温气冷堆还可以用于产生氢气，成为未来氢能经济的重要组成部分。
高温气冷堆商用堆的多应用特性为其在市场上的发展提供了广阔的前景。
未来发展方面，高温气冷堆商用堆还需要克服一些技术难题。
首先，建设成本和运维成本仍然较高，需要进一步研究和优化设计来提高经济效益。
其次，高温气冷堆需要更加完善的安全措施，以应对潜在的辐射和核事故风险。
此外，高温气冷堆的商业化应用还需要建立相关法律法规和安全审批体系，为其发展创造良好的环境。
总结而言，高温气冷堆商用堆作为一种创新的核能发电技术，具有高热效率、多燃料选择和安全性高的优势。
其在电力发电、工业过程热能供应和氢能经济等领域都具备广阔的应用前景。
高温气冷堆优缺点
高温气冷堆优缺点高温气冷堆是一种新型的核能发电技术，它采用气体作为冷却剂，相较于传统的水冷堆具有一系列的优点和缺点。
首先，高温气冷堆的优点之一是更高的燃烧温度。
与传统的水冷堆相比，高温气冷堆的工作温度可以达到900摄氏度以上，这样更高的温度可以提高功率密度和热效率，提高核能转化为电能的效果。
其次，高温气冷堆的冷却方式更加安全可靠。
由于采用气体作为冷却剂，它与传统的水冷堆相比，更不容易产生蒸气爆炸的风险。
并且，高温气冷堆的冷却剂采用氦气，具有惰性和不易燃烧的特性，进一步降低了核能发电过程中的安全风险。
第三，高温气冷堆可以实现多种能源的高效利用。
传统的水冷堆主要用于核电发电，而高温气冷堆不仅可以用于核电发电，还可以为工业生产提供高温热能，作为工业生产过程中的原料炉，实现核能资源的多样化利用，提高资源利用效率。
然而，高温气冷堆也存在一定的缺点。
首先，高温气冷堆的建设和运维成本较高。
传统的水冷堆技术相对成熟，具有较低的建设和运维成本，而高温气冷堆是一种新兴技术，研发和建设过程中需要较大的资金和技术投入，导致其成本相对较高。
其次，高温气冷堆还存在一定的技术挑战。
例如，高温气冷堆需要应对高温下的材料腐蚀和暴露等问题，这需要寻找和研发能够在高温环境下长期稳定运行的新材料，提高核电站的寿命和安全性。
此外，高温气冷堆的处理废物的问题也是一个挑战。
由于采用气体冷却，高温气冷堆产生的废物较少，但其中包含的核废品必须进行安全处理和储存，以防止对环境造成污染和危害。
综上所述，高温气冷堆作为一种新型的核能发电技术，具有更高的燃烧温度、更安全可靠的冷却方式和多种能源的高效利用等一系列优点，但其建设和运维成本较高，存在技术挑战和处理废物的问题。
随着科技的发展和不断的研发投入，相信高温气冷堆技术将不断完善，为人类提供更多高效、安全、可持续发展的能源选择。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
40
41
42
第七章
高温气冷堆
HTGR
1
世界各种堆型核电机组一览表
堆型
压水堆 沸水堆 各种气冷堆 各种重水堆 水冷却石墨堆 快中子增殖堆 总计
机组
256 92 32 43 13 2 438
功率（GW）
228 80 11 22 13 0.8 354
2
第四代先进核能系统－六个入选堆型：
– – – – – –
超高温气冷堆 气冷快堆 钠冷快堆 超临界水堆 铅/鉍冷快堆 熔盐堆
反应堆 堆芯
4 高压压气机 透平
发电机
控制阀 回热器 2 6
2b 间冷器
2a 低压压气机
预冷器 1
HTR-10GT流程图
36
示范电站－HTR－PM
球床,环形堆芯 458MWth / 195MWe 蒸汽透平
（中心石墨柱）
60 年寿期
燃料富集度: 9.45% 失压失冷（ DLOFC）: 1465 C <1600 C
1 热中子吸收截面小
2 高温下有较好的机械性能和稳定性 3 抗热震性能好
24
HTGR冷却剂系统
两个循环回路： 二次侧微放射性，
冷却剂选择 氦气的原因：
1 化学惰性 2 核物理性能 3 容易净化 4 传热性能和载热性能好 5 其它优点
缺点：
密封系统
25
HTGR特点
1 高温高效 2 高转换比
3 安全性高
3
第四代先进核能系统－高温气冷堆 模块式高温气冷堆：日本、中国领先 高温堆＋氦气透平＝未来高温堆 南非、美国、法国、俄罗斯、韩国等 都开 始投入研究，准备建堆。 中国的领先地位将受到挑战。
4
高温气冷堆发展历史
气冷堆是反应堆发展史上最早的堆型
第一代气冷堆－Magnox型气冷堆： 石墨为慢化 剂，CO2气体为冷却剂，金属天然铀为燃料，镁 诺克斯(Magnox）合金为燃料棒的包壳材料。 1956年英国建成50MWe气冷堆电站，商用化。 70年代初期，在英、法、意、日和西班牙等国建 造36座，总装机容量达到8.2 GW（电）。
2000 1500 1000 500 0 -300
Speed (rpm)
Power(kw)
2500
power(kw)
34
十五－863项目
－HTR-10GT
氦气透平 电磁轴承 （ 15000 r/min 转子动平衡 两阶弯曲临 界 研发2002 － 2007年
一期工程
透平发电系统
35
3
13
高温气冷堆－模块式
小型化＋具有固有安全特性 技术上：安全停堆，燃料温度1600℃以下； 经济上：以模块式组合、标准化生产、建造时 间短、投资风险小。 可与其他堆型核电站相竞争。
近20年来，模块式高温气冷堆由于安全性好，能够适应 广大能源市场（供电、供热）的需要，已成为国际高温 气冷堆技术发展的主要方向，重新引起国际核能界和工 业界的重视。
“十一”五863高温堆制氢： —10兆瓦高温气冷堆＋制氢 装置
核能制氢： －标准反应堆模块 ＋制氢＋发电 －不排放此此CO2 －和化石能制氢相竞争
2000
2005
20温堆项目－廿年历程
HTR-10 － 863计划（跟踪技术）
HTR-10GT –863计划（跨越发展） HTR-PM – 重大专项（自主创新）
5
第二代气冷堆－改进型AGR
包壳：镁铍合金 不锈钢 ， 燃料：天然 2%UO2， CO2温度400℃ 670℃。 1963年英国建造32MWe原型堆， 1976-1988年，运行的AGR共有14座，8.9GW。 尽管AGR在性能上比Magnox堆有了很大改进，但 由于受到 CO2 与不锈钢元件包壳材料化学相容性的限 制 (690 ℃ )，使出口温度难以进一步提高，再加上功 率密度低、燃耗低的限制，使其仍难以和压水堆在经 济上竞争 。
6
高温气冷堆－设计概念的提出
1944 / USA
Daniels‘
SECRET REPORT
on an
HTR PEBBLE PILE
7
高温气冷堆－关键技术的突破
氦气－冷却剂 全陶瓷型的热解炭涂敷颗 粒作燃料（技术突破）
1960 / UK HUDDLE PATENT:
TRISO
COATED PARTICLE 8
经济竞争性--- 简单安全系统 批量建设（1300$/kW） 提高单机功率 （458MW），还能大吗？ 固有安全性
–
事故最高燃料温度 < 1600°C，被动安全， 在高单机功率时还能 体现吗？
成熟技术 – HTR-10 经验，燃料元件 – 采用成熟蒸汽透平经验 商业运作方式 华能集团，中核建，清华大学联合公司＋地方 推进HTR－PM项目
腔室混凝土
堆芯
表面冷却系统
17
高温堆－用途
模块式高温堆建造周期2—3年，建造成本和电 价：1300美元/千瓦，3.3美分/度。 出口 950℃，发电效率高，蒸汽循环 40% 左右， 氦气循环48%左右。 高温堆安全、经济好，广泛用途： 开采稠油和炼制石油， 生产各类化工产品， 煤气化、液化， 制氢、甲醇等等。
21
柱形元件 棱柱块上 开有燃料 孔和冷却 剂孔，控 制棒孔， 控制毒物 孔，装卸 孔。
22
HTGR堆芯结构特点
按照石墨燃料元件的结构形式分为： 1 球床堆
2
棱柱堆
堆芯一般为圆柱形，四周为石墨反射层，反射层 外为金属热屏，整个堆芯装在预应力混凝土压 力壳内。
23
HTGR慢化剂
HTGR采用石墨作为慢化剂和主要的结构材料主要 原因：
12
高温气冷堆－模块式 客观要求
美国三里岛事故发生后，人们设法实现核反应堆的“绝 对安全”。 希望在任何事故情况下都不会发生大的核泄漏，不会危 及公众与周围环境的安全，也就是人们常说的实现反应 堆的固有安全性。
概念提出
模块式高温气冷堆就是在这样的背景下发展起来的一种 新堆型。 1981 年德国电站联盟（ KWU ）首先提出球床 模块式高温气冷堆的概念。
37
HTR-PM 计划
概念设计（2002 － 2004）
标准设计（ 2004 － 2006） 示范电站（ 2004 － 2010）,
选址,工程设计, 建造, …
元件制造 （2004 － 2008）， 基于 HTR-10 技术
商用电站 （ 2010 － ……
38
39
HTR－PM 发展思考
28
我国－高温堆
廿年甘苦，尚需努力
29
我国高温堆发展思路
863： 10MW高温 气冷堆 20万千瓦级示范电站： －标准反应堆模块+蒸汽轮机 －成本1200—1300USD/kK， 经济上和脱硫燃煤电厂相当
十五“863”高温氦透 平发电： 10兆瓦高温堆+ 氦透平
高温气冷堆电站： —标准反应堆模块＋氦气直接 循环发电装置 —成本1000USD/kw，经济上 比脱硫燃煤电厂有优势
18
高温气冷堆结构特点
燃料颗粒特点： 燃料核心＋涂敷层
1 BISO 颗粒
燃料核心 ＋ 两种涂敷层
2 TRISO颗粒
燃料核心 ＋ 三种涂敷层
19
燃料元件结构特点
将涂敷颗粒分散在石 墨基体中压制成燃料 密实体，再将密实体 装入有石墨包壳组成 的各种几何形状的燃 料元件。 1球形元件：
2 柱形元件
20
TRISO 燃料元件
不易破损 耐高温
核心
包覆颗粒 燃料元件
9
高温气冷堆－实验堆
英 国 1960 年 建 造 20MWth 试 验 堆 “ 龙 堆 ” （Dragon）。 美 国 1967 年 建 成 40MWe 桃 花 谷 （ Peach Bottom）实验堆。 德 国 1967 年 建 成 15MWe 的 球 床 高 温 气 冷 堆 （AVR），并发展了具有自己特色的球形燃料 元件和球床高温堆。 这三座实验堆的成功运行，证明了高温气冷堆在 技术上是可行的。
14
两个模块式高温堆－柱状 &球形
中国－HTR10
日本－HTTR30
15
高温堆－基本特点
氦气作冷却剂 石墨作慢化材料 球形燃料元件 全陶瓷堆芯结构 连续装卸燃料 非能动余热排出 无应急冷却系统 模块化建造
16
高温堆－固有安全性
烟囱 空冷器 水箱
负温度系数大；在任何 情况下能自动停堆。 功率密度低（5-10 kW/L),热容量大，热稳 定性高。但堆芯相对大。 失冷时，余热可靠导热、 辐射及自然对流排出。 元件低于1600 ⁰C的限 值。在任何运行和事故 情况下不会发生严重事 故。
10
证明了全陶瓷性元件堆芯的现实性和可靠性 >1000度时堆芯仍能安全可靠的运行 证明了 氦气技术的现实性，
证明了堆芯结构的可靠性
11
高温气冷堆－原型堆
美国 1968 年建造 330MWe 圣 • 符伦堡（ Fort Stvrain ）电 站，1976年并网。 德国 1971 年 建造 300MWe 钍高温球床堆 THTR-300 ， 1985年并网运行。 高温气冷堆在设计、燃料和材料的发展、建造和运行方 面都积累了成功的经验，开始进入发电和工业应用的商 用化阶段。
a
b
c
d
4 对环境污染小 可以建设在人口密集区
5 应用前景广阔
26
HTGR主要关键技术
1 高燃耗的颗粒核燃料元件的制造和辐射考验
2
高温高压氦气回路设备的工艺技术问题
27
高 温 堆 发展定位