中国钠冷实验快堆与快堆发展前景展望.pdf

快中子增殖反应堆

中国原子能科学研究院
徐銤
2008-07-09
目录
1序言

2发展快堆的必要性和迫切性

3国外快堆发展经验和我国快堆发展战略

4我国快堆发展历史和现状

5结语
1序言
快堆和压水堆的比较

快堆压水堆
特征单位
SPX-1DayaBay
热功率/电功率MW3000/12002775/966
中子平均能量MeV～0.08～0.05×10-6

慢化剂H2O

冷却剂NaH2O
堆芯入/出口温度℃395/545287/325
压力MPa<0.515.5
蒸汽温度/压力℃/MPa490/18.0278/6.1
热效率%41.334.68
快堆压水堆
特征单位
SPX-1DayaBay

包壳材料S.S.Zr-4

主热传输系统Na-Na-H2OH2O-H2O

燃料类型MOXUO2
燃料Put4.8
Ut3072.5(3.2%U-5)
裂变燃料密度t/m30.470.087
燃耗MWd/kg70~11335

反射层(包裹层)UO2H2O
转换比(增殖比)1.24～0.6
钚的生产、转换、增殖

238239
U+nU
9292
β239
Np
23.5min93
β239
Pu
2.35d94

SPX-1中子平衡

每产生100个中子

22个中子泄漏到堆芯外
44个被俘获：
8n+8Pu-239→8Pu-240
2n+2Pu-240→2Pu-241
0.3n+0.3Pu-241→0.3Pu-242
0.1n+0.1Pu-242→0.1Pu-243

0.1Am-243
0.2n+0.2U-235→0.2U-236
28.4n+28.4U-238→28.4U-239
28.4Np-239
28.4Pu-239
5n+5（Fe,Ni,Cr,Mo,Mn,Na）
34个中子引起核裂变：

26.5n+26.5Pu-239→77.5n

1.4n+1.4Pu-240→4.2n

1.4n+1.4Pu-241→4.2n

0.03n+0.03Pu-242→0.1n

0.8n+0.8U-235→2n
12n
4.2n+4.2U-238→
∑=100n
消耗的裂变核：

(8+26.5)Pu-239+(0.3+1.4)Pu-241+(0.2+0.8)U-235=37.2

在堆芯中产生的裂变核

28.4Pu-239+2Pu-241=30.4

SPX-1增殖比

在堆芯和包裹层产生的裂变核/消耗的裂变核＜1.4

SPX-1增殖比实际值1.2（三排包裹层）

SPX-1增殖比可能值1.24（四排包裹层）
快堆和压水堆的比较

特征单位快堆SPX-1压水堆DayaBay
线功率W/cm450178
功率密度
（平均）kW/l270105
最大中子通量n/cm2·S6.1×10154.5×1014
反应堆温度系数DopplerDoppler
冷却剂膨胀慢化剂谱移
空泡系数10-5Δk/k/℃-2.75（-50～-8）
＄+5.9（仅正区）～0

-2
βeff10Δk/k（0.38）（0.71）
lS（10-7）（10-5）
2发展快堆的必要性和迫切性
我国国民经济发展有较快的速度，相应的一次能源消耗也
有较快的增长速度。
我国国民经济总产值和一次能源生产

年200120022003200420052006

总产值10,98612,03313,58215,98818,23220,940
（BillionRMD）
年增率（%）89.110.010.19.910.7

一次能源1.431.521.752.032.232.46
（Billion吨标煤）
年增率（%）6.315.016.010.012.0
•2006年人均一次能源消耗～1.9吨标煤，略低于世界平均
水平2吨标煤。
•我国一次能源消耗还会不断增长。
•核能是我国多元化能源结构中的一员。
中国大陆核电厂

负荷因子（%）
核电厂容量/类型并网
20002001200220032004200520062007
QinshanI300MW/PWR1991.12.1577.294.166.988.699.886.7291.4481.62
DayaBay-1900MW/PWR1993.08.3185.284.989.689.687.299.7980.3190.85
-2900MW/PWR1994.02.0784.989.181.684.573.679.4499.6888.29
QinshanII-1600MW/PWR2002.02.0174.981.082.292.7655.2065.69
-2600MW/PWR2004.03.1185.1990.3090.70
Lingao-1984MW/PWR2002.04.0592.076.8