关于这老六件是指十几年前就开始提的6个“钦定”反应堆型,分别是甚高温气冷堆(VHTR),超临界水冷堆(SCWR),融盐堆(MSR),气冷快堆(GFR),钠冷快堆(SFR)和铅冷快堆(LFR)。个人认为这六个堆型是二代反应堆盛行后期(2000年)的时期被提出来的,其本身有很大的二代反应堆的影子,技术上无非是更换了工作介质和工作条件,其原理上和二代反应堆基本一致。这十一年以来,进展的确不少,但是直到现在连示范堆的影子都没看到(各国建了几个,但是前前后后都停了)。我认为即便是研究出来了,也只能做为二代的延续,被称为IV代有点名过其实。
这个行波堆倒是有点意思,但是也有年头了,20世纪50年代就被提了出来,然后被翻来覆去的嚼了60年,终于现在有了些眉目。可是也有些担不起第四代的大梁。因为从原理上看,打个比方,核电站的关键部位——核岛就像一个回字形鸳鸯火锅,如下图所示。为什么非要鸳鸯火锅呢?因为我饿了@@
行波堆的话是在清汤锅里的中心位置只插入一根热得快,然后忽略掉水的竖直方向的对流。这样的话中心热得快附近的水先加热,然后外一圈,这么慢慢的一圈一圈扩散开去,就跟平静的水面被石头激起的一片涟漪一样,直到整个清汤锅都沸腾。这个过程中辣锅接受的热是一点点一点点的。
吃过火锅的人都知道,如果人多手快嘴馋,一定得要大火猛料,否则一两个人借助吃火锅搞对象的话还是慢条斯理小火慢煮的好。核电站也是一样,需求量大的话一定要高温高压,提高工况,改变辣锅,不,改变工作介质的成分。而需求量小的话只求细水长流。所以行波堆的功率在一开始的时候一定不大,而在后面整个清汤锅都热起来之后就能够上个量级了。如果说想要一个稳定的功率的话,可以在开始的时候那根热得快功率很高,随着整个锅都热起来了,这个热得快自己也就不用这个热了。
除此以外行波堆颇引以为豪的一点是对核燃料的充分利用。除了位于中心的少量启动燃料堆需要较高的U235浓度之外,其余部分可以使用自然界中大量存在的U238,这些U238都可以靠反应中产生的中子进行转化为Pu239,从而变得可裂变,然后直接烧掉。这样比快堆少了核扩散的危险,又比现在的一半反应堆多了U238这个能源来源。很不错。
此外行波堆是整体封装的,就是说寿命60年之内不换燃料,这样的话理想状况下可以提高可用时间将近5%~10%。
关于行波堆的困难,目前能想到的就是要保证前后功率一样。因为从中心发散出去的“行波”所涉及的燃料棒是越来越多的。要想和初始功率一样就得减少后面每单位核燃料的中子产量。减到最后是否会出现次临界的问题呢?
个人觉得行波堆用作小型堆是可以的。但是如果按照泰拉公司的设想,除了有300MW的还有1000MW的堆型,就是说在初始装料时就可以达到1000MW,而这些初始装料只是整个核燃料堆的中心部位,那这整个核燃料堆得要有多大?反应堆容器和核岛又得多大?换句话说,这么大个反应堆,在任何一个时刻用到的都只是其中的一小部分,那造这么大做什么?只是为了60年不换料么?我觉得代价有点大了。
除此以外还有一个概念,就是“驻波堆(Standing Wave Reavtor)”,就是相对于行波堆的从中心轴径向扩散,变成从上到下扩散。但是基本原理差不多一样了。
嗯嗯,目前对于行波堆就是这样了。