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核反应堆冷却材料
    

核反应堆冷却材料(nuclear reactor coolant material)  

流经堆活性区带走核裂变热量的核反应堆材料。工程上又称核反应堆冷却剂或核反应堆载热剂。在核反应堆运行时,伴随核裂变反应进行,将释放出巨大热量,为防止核燃料元件或堆活性区其他部件因温度升高而损坏,必须有一种换热介质不断循环流过堆活性区将热及时导出,这是维持堆安全运行的必要条件。

要求   对冷却材料的要求与反应堆类型密切相关,但所有的冷却材料应满足下列基本要求:热容大、热导率高、粘度小、唧送功率低;熔点低、沸点高;良好的热和辐照稳定性;与其他材料相容性好;使用安全、价格低。

对于热中子堆还要求冷却材料的热中子吸收截面小,慢化能力大;对快中子堆则要求冷却材料的中子吸收截面和慢化能力都尽量低。

种类   常用的核反应堆冷却材料有气体、液体、熔融金属3种形态。

气态冷却材料   主要包括空气、氦气、二氧化碳气等。空气因其换热性能差,高温时氧、氮活性大,故一般只用于低功率密度的研究用反应堆内;氦气具有高的热导率和化学惰性,中子吸收截面很小,是一种比较理想的气态冷却材料,但其价格较贵,限制了它的应用;二氧化碳应用较广,主要原因是它的安全性好、成本低、与其他材料相容性好,在石墨慢化反应堆中常用作冷却材料。

液态冷却材料   主要包括轻水、重水、有机液体等。该类冷却材料与气态冷却材料相比,其比热容大、热导性好、唧送功率低,因此应用很广。(1)轻水。是一种最为人熟知的换热介质,在热中子堆中采用最广,如在压水堆、潜艇用堆、及材料试验堆中常常既作冷却材料,又作慢化材料;(2)重水。热中子吸收截面极小,慢化率很高,是一种理想的冷却与慢化相结合的核反应堆材料,特别适于天然铀反应堆中使用。可惜重水制取困难、价格昂贵,应用大受限制;(3)有机冷却材料。如苯联或其混合物,因沸点较高,蒸气压低,无需加压使用。它的缺点是热和辐照稳定性差,热导率不高,故只适用于小体积轻便式反应堆,应用有限。

熔融金属冷却材料   主要包括钠、钾、钠一钾合金等。它们的主要优点是:热导性好、沸点高、饱和蒸气压低,可在常压下实现这类冷却材料的高温回路运行。对于必须在高温下运行的反应堆,它们是比较理想的冷却材料。与水进行比较,熔融金属钠、钾对快中子慢化率很低,钠、钾热导率比水和气态冷却材料高出2个量级,因此它们特别适合作为高功率密度的快中子反应堆的冷却材料。钠冷快堆多采用不锈钢作结构材料,当钠中含氧量不高于10-5,操作温度低于650时,钠对不锈钢管道腐蚀不大,高温钠回路比较安全,但钠、钾遇水会发生剧烈爆炸,操作必须十分小心。


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    时间:2011年04月10日 23:45:27 来源: 作者: 上一篇:高磁饱和合金 下一篇:稀土元素分离提纯  (电脑版  手机版)
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