快中子反应堆的影响

2025-03-25 04:48:08

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回答1：

快堆堆芯小，功率密度大,热堆中使用的冷却剂——水已不能适应其快速换热、载热的要求,液态金属钠以其优良的热工特性成为快堆的冷却剂。但它在解决快堆冷却问题的同时，也带来了新问题，快堆热工特性对仪表控制系统设计具有较大影响。
1、化学反应
钠是活泼金属，会与水发生剧烈的化学反应，在空气中时能够燃烧，必须设法防止发生钠泄漏的发生，并能在发生钠泄漏后限制和减轻其后果，因而在快堆中必须设置钠泄漏检测系统，并且对存在钠水界面的蒸汽发生器进行重点在线监测，防止发生钠水反应事故，一旦发生泄漏，启动蒸汽发生器保护系统，防止事故的进一步发展。
2、钠的活化特性
由于钠容易被活化，一次钠系统带有较强的放射性.因而快堆一般设计成三个回路，比压水堆多一个中间回路(二次钠回路)，这样就增加了热传输的时间，加大了电厂系统的时间常数，使得全厂的协调控制难度增加。
3、堆芯温度
与热堆相比，快堆具有堆芯温度高，堆芯进出口温差大，堆芯呈矮胖型，冷却剂在堆芯的流程短等特点。相应参数如表1所示.这就使堆芯温度变化限制变得更为突出，因为快速的温度变化对结构材料很不利，因而为防止在堆功率变化时堆芯平均温度和进出口温差变化太大，快堆可采取一回路流量可变运行方式，而不是象压水堆所采取的一回路流量固定运行方式。这样可以避免在功率变化时堆芯温度场出现较大变化，以减轻对堆芯机构材料的热冲击。正是出于此种考虑，国外快堆一般尽可能减少紧急停堆次数，减少保护停堆动作，而堆本身的固有安全特性也为此提供了可行性。由于钠的沸点很高,因而不存在压水堆的偏离泡核沸腾的问题，相对减轻了反应堆保护系统的压力，压水堆堆芯冷却剂出口温度与饱和温度相差只有20℃左右,一旦系统减压或冷却剂温度升高，将出现堆芯沸腾，降低换热效率.造成燃料元件过热，损坏，后果非常严重，因而压水堆花很大精力用于防止冷却剂沸腾,维持堆芯冷却剂保持一定的过冷度。为此设置了超温保护，超功率保护等保护参数，并且要根据具体工况调整这些保护参数整定值，使得保护系统非常复杂，而快堆则不然。快堆一次冷却剂系统基本工作在常压下，钠的沸点很高,常压下沸点按近900℃，而工作温度为500℃左右，存在着300℃以上的过冷度。出现钠沸腾属于极稀有工况,出现这种工况前早已因其它参数越限而引起保护系统动作了。因而保护系统的设计可以不考虑钠沸腾的问题。
表 1 热工参数对照表堆型堆芯平均温度（℃）堆芯进出温差（℃）堆芯尺寸（直径/高）压水堆（900MW) 300左右 35～40 3.04m/3.66m 快堆 400以上 150左右　　法国超凤凰 470 150 3.7m/1.0m 俄罗斯БH-600 463.5 173 2.06m/0.75m 中国实验快堆 445 170 0.6m/0.45m 4、堆芯压力
压水堆失压后，冷却剂大量蒸发，可能出现堆芯裸露的危险，需要设置专门的安全注入系统为其补水，快堆一次冷却剂系统基本工作在常压下，并且为防止主容器发生泄漏，设置了保护容器，一般不会有堆芯裸露的危险，因而快堆不必设置安全注入系统，也不必专门设置稳压系统。由于压水堆工作在高压下，任何意外的系统减压都将使堆芯发生沸腾和偏离泡核沸腾(DNBR)小于1.3的危险性增加，因而对冷却剂低压必须进行保护，然而压水堆冷停堆状态下，冷却剂处于常压状态，这就需要在反应堆正常的启动和减压过程中，能够闭锁这类保护信号，增加了保护系统的允许和联锁关系的复杂性，快堆冷却剂基本工作在常压下，不涉及减压保护等同题。允许和联锁关系相对简单一些。
5、蒸汽发生器
由于快堆二回路的压力低于三回路的压力，因而其蒸汽发生器的结构与热堆不同，快堆普遍采用直流式蒸汽发生器，管侧为三回路的汽一水回路，壳侧为二回路的钠。三回路刨空间小，缓冲能力差，对负荷的变化更加敏感,因而快堆蒸汽发生器的保护问题相对突出，对蒸汽旁排系统要求有更快的响应，不能照般压水堆的模式，直流式蒸汽发生器的水位无法直观监测。

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