铅冷快中子反应堆(,缩写:LFR),是一種快中子增殖反應爐,以熔融的铅或熔融的铅铋合金做為冷卻劑。作为冷却剂,其中子俘获与熔点都很低,但对中子减速轻微,因而适用于快中子堆,还能起到中子反射的作用。增殖性核燃料可以是金属、金属氧化物、金属氮化物。小规模的铅冷快堆(如SSTAR)可以自然对流冷却;但大功率设计的堆型(如ELSY)在正常功率操作时为强制冷却与自然循环应急冷却。反应堆冷却剂出口温度典型为500至600 °C;未来设计可高达800 °C以上,足以支持硫-碘循環制氢。
铅冷快堆是第四代核反应堆的六种推荐堆型之一。
优点
*不必重新添加核燃料,堆芯可以在运行多年后整体更换。适用于不打算建造核工业基础设施的国家。
*停機后继续冷却不依赖电源,与一般的反應爐相比固有安全。
*熔融的铅铋合金不会引发爆炸,在发生泄漏时不会快速凝固,进一步改善了安全性。
*铅的密度高,是良好的伽玛射线防护物质。
*铅的空泡係數为负,这避免了大型钠冷快堆堆芯正空泡系数的大麻烦。
*冷却剂运行压力极低,铅的沸点极高(摄氏1750度)。这使得反应堆过热导致压力升高变为不可能。
*铅不与水或空气发生化学反应;不像钠会在空气中燃烧,在水中爆炸。因此允许更便宜、更安全的容器与热交换器/蒸汽发生器。
缺点
- 铅与铅铋合金非常粘稠,增加了系统重量,因此需要更大的结构支撑与抗震防护,增加了建造成本。
- 虽然铅便宜丰富,但铋相当昂贵稀少,几乎90%产自中国。大型铅冷快堆需要成百上千吨的铋。
- 铅铋合金的熔点为。但铅的熔点较高(327.5 °С)。泳池型反应堆的大量铅难以熔融。
- 冷却剂泄露与凝固时,会危及反应堆安全。(见Soviet submarine K-64)。
- 反应堆产生的钋,通过阿尔法衰变为铅与铋
实现
比利时
**'项目是铅铋合金冷却的亚临界研究堆。使用质子加速器驱动。
苏联与俄罗斯
苏联海军的阿尔法级攻击核潜艇采用,改进型艇采用。两种反应堆都使用铅铋液态合金作为冷却剂。尽管БM-50型的稳定型有所提高,但仍然因为铋在受到中子照射后形成活性钋-210形成的放射性污染而使得反应堆维护难度较压水反应堆要难。
[http://www.akmeengineering.com/svbr100.html AKME Engineering] 宣布基于阿尔法级攻击核潜艇的反应堆设计了商用铅铋快堆SVBR-100。电功率100MWe,热功率280MWt,
俄罗斯的铅冷快堆与在2014年9月完成设计,在2016年获得建造许可。
称:
美国
根据, 计划使用氮化铀燃料封装在HT-9管中,铅铋合金作为冷却剂。
勞倫斯利佛摩國家實驗室开发了SSTAR铅铋冷却堆。
西屋也建议了铅冷快堆项目http://www.world-nuclear-news.org/NN-Westinghouse-proposes-LFR-project-1410154.html
德国
**'综合了融盐堆与液态金属快堆的优点。作为增殖堆,可以燃烧天然铀与钍,也可以消耗核废料。由于融盐的高导热性,衰变热可以被动去除,反应堆具有固有安全性。
参考文献
- [https://web.archive.org/web/20071129121350/http://neri.inel.gov/universities_workshop/proceedings/pdfs/lfr.pdf Advanced reactor, fuel cycle, and energy products workshop for universities]
- [https://web.archive.org/web/20060218062056/http://www.gen-4.org/Technology/systems/lfr.htm Generation IV International Forum LFR website]
外部链接
- [http://www.inl.gov/research/lead-cooled-fast-reactor/ Idaho National Laboratory Lead-Cooled Fast Reactor (LFR) Fact Sheet]
- [https://web.archive.org/web/20070927211155/http://www.bechtel.com/PDF/BIP/23378.pdf Heavy-Metal Aerosol Transport in a Lead-Bismuth Cooled Fast Reactor with In-Vessel Direct-Contact Steam Generation]
- [http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V4D-4K2T5D7-5&_user=10&_coverDate=08%2F31%2F2006&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=df85272db6aac0f870d0004ed28d513e Comparison of sodium and lead-cooled fast reactors regarding reactor physics aspects, severe safety and economical issues]
*[http://www.iaea.org/OurWork/ST/NE/NENP/NPTDS/Downloads/SMR_CRP1_SRWOSR/2006/RBEC-M%20Kurchatov%20Final.pdf RBEC-M Lead-Bismuth Cooled Fast Reactor Benchmarking Calculations]
*[https://www.nytimes.com/2010/03/19/business/global/19minireactor.html New York Times]
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