虽然我国核电起步较晚,但是你知道吗,今天我们已经成功实现了高温气冷堆(HTGR)和钠冷快堆(SFR)的发电。
高温气冷堆是一种用较高富集度铀的包覆颗粒作为燃料、石墨作为慢化剂、氦气作为冷却剂的先进堆型。由于包覆颗粒核燃料和石墨耐高温,氦气传热性能好、中子吸收截面小,使得反应堆的出口温度可达到750~950℃。高温气冷堆的热效率可达到500%以上,远高于其他堆型,这也使得反应堆排除的废热少,对环境影响小。而且高温气冷堆采用氦气轮机直接循环,便于用空气冷却塔散失余热,所以高温气冷堆可以建在冷却水源不足的地方。我国自20世纪70年代开始研制,1987年,10 MW高温气冷实验堆(HTR-10)的建设被列入国家“863”计划,1995年经国务院批准开始在清华大学核能与新能源技术研究院建造,于2000年12月建成并达到临界,2003年1月实现满功率并网发电。
钠冷快堆是不使用慢化剂、以液态金属钠作为冷却剂的反应堆。之前介绍的反应堆都是要使用慢化剂将核裂变产生的、速度很快的快中子慢化成速度慢的热中子的堆型,称为“热堆”,慢化中子是因为速度慢的中子更容易使铀-235发生裂变。但是快中子虽然使铀-235裂变的概率低一些,却能使天然存在含量更高但不能发生裂变的铀-238发生核反应变成易裂变核素钚-239。快堆中,在不断消耗钚-239的同时,又有铀-238不断转变成新的钚-239,而且新生的钚-239比消耗掉的还多,从而使堆中核燃料变多,实现裂变材料的增值。因此,快堆也被称为快中子增殖堆。铀-238在天然鈾同位素中的比例为99.3%,热堆使用的铀-235仪占0.7%,快堆的应用,可以大幅度提高铀资源的利用率,降低核燃料加工的难度。快堆技术上己日臻完善,但仍存在较为复杂的问题有待解决。中国实验快堆于1992年3月获国务院批准立项,2000年5月开工建设,2010年7月21日实现首次核临界,2011年7月22日完成40%功率并网发电24小时的预定目标,于2012年10月31日通过科技部验收,标志着中国进入世界少数几个拥有快堆国家的行列。