技術簡介
快堆是快中子增殖堆的簡稱,是第四代核能系統的優選堆型,快堆可將天然鈾資源的利用率從壓水堆的1%提高到60-70%,可充分有效利用中國鈾資源,對中國核電持續穩定發展具有重大戰略意義。快堆還可以嬗變壓水堆產生的長壽命廢棄物,使得核能對環境更加友好。
中國實驗快堆是中國快中子增殖反應堆(快堆)發展的第一步。中國第一個由快中子引起核裂變反應的中國實驗快堆,是世界上為數不多的大功率、具備發電功能的實驗快堆,其主要系統設定和參數選擇與大型快堆電站相同。2010年7月成功實現併網發電。標誌著國家“863”計畫重大項目目標的全面實現,列入國家中長期科技發展規劃前沿技術的快堆技術取得重大突破。這也標誌著中國在占領核能技術制高點,建立可持續發展的先進核能系統上跨出了重要的一步。
技術特點
快堆技術是繼壓水堆技術發展起來的先進核電技術,除了具有三代核電技術高安全性的特點外,還具有節能高效、清潔環保的特點,是第四代核電技術的主力堆型之一。2000年以來,以美國為首的核能先進國家提出的6種第四代先進核能技術中,有三種是快堆,其中最成熟的就是中國選擇的鈉冷快堆。
在堆內溫度升高的時候,核燃料會自動向外抽出,使得堆內溫度下降,不需要人為操作。同樣,在功率提高的時候或者鈉的溫度過高的時候,核燃料也會自動向外抽出。這就是快堆的固有安全性,所以快堆是具有“自穩”特性的堆型。
為了應對電力被切斷、動力系統失靈的情況,快堆還設計了一套非能動餘熱導出系統,不需要電力和人為操作就可以將熱量帶走。這項技術在國外已經發展了,但還沒有實現單獨套用,而是與動力系統相結合。快堆採用這套系統,消除了設備的供應故障,安全性更好。
即便發生最壞的情況,快堆的燃料包殼也不會燒壞、燃料不會融化,對環境不會有影響,也不需要廠外應急。
中國實驗快堆是中國第一座快堆,該堆採用先進的池式結構,其熱功率為65MW,電功率20MW,採用鈉-鈉-水三迴路設計,一迴路為一體化池式結構;堆芯入口溫度360℃,出口溫度530℃,蒸汽溫度480℃,壓力14MPa;事故餘熱排出系統採用直接冷卻主容器內鈉的非能動系統;建築子項13個,建築面積44000平方米。 其主要系統設定和參數選擇與大型快堆電站相同。實驗快堆充分利用固有安全性並採用多種非能動安全技術,安全性已達到第四代核能系統要求。
發展歷程
中國實驗快堆於1992年3月獲國務院批准立項,2000年5月開工建設,2002年8月主廠房封頂,2010年7月21日首次達到臨界。中國成為繼美、英、法等國之後,世界上第8個擁有快堆技術的國家。
中國實驗快堆項目由科技部、國防科工局主管,中國核工業集團公司組織,中國原子能科學研究院具體實施。多年來,原子能院組織國內相關大學、研究院和企業等幾百家單位並大力開展國際合作,經過多年不斷的創新探索和協作攻關,先後完成了研究、設計、建造、調試,2009年5月開始系統熱調試,2010年7月21日實現首次核臨界。
自2011年7月達到該工程項目的驗收目標後,中國實驗快堆就一直處於冷停堆工況(設計工況的一種),沒有開堆運行。計畫在2012年第二季度重新開堆運行。
2012年中國實驗快堆工程開工後,於10月31日通過科技部驗收。
人員操作
中國實驗快堆的運行人員都持證上崗,特別是主控室的操縱員,都持有國家核安全局頒發的操縱員和高級操縱員證。
意義
中國實驗快堆的建成,標誌著中國核能發展“壓水堆——快堆——聚變堆”三步發展戰略中的第二步取得重大突破,也標誌著中國在第四代核電技術研發方面進入世界先進行列。
相關報導
2012年1月25日據日本新聞網訊息稱,北京郊外一座快中子實驗堆在2011年10月,曾因為發電機所在的建築物內發生事故核反應堆停止了運行。國家核安全局對其設計、安裝、調試等進行了全方位監管,環境保護部華北核與輻射安全監督站進行24小時全過程監督。快堆所在單位原子能科研院迅速闢謠,認為報導失實。因為自2011年7月達到該工程項目的驗收目標後,中國實驗快堆就一直處於冷停堆工況(設計工況的一種),根本沒有開堆運行。