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发展快中子核电站

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发展快中子核电站

1、快中子与热中子的特性

快堆是今天唯一的技术路线有效为人类提供一种无污染，取之无尽的能源堆型。
快堆的四个优点是：
（一）佳化环保
（二）核废料少
（三）燃料闭式循环，充分利用天然铀中的U238
（四）嬗变少类锕系核素（NP铮，Am镅，Cm锔）转化成为废料。
快堆利用的中子是直接裂变出来的快中子（其平均能量约为2Mev）。因为其裂变截面（即裂变概率）在这个能域很小，（例如，在这平均能域，Pu239的σf≌1barn），故快堆需要的铀或钚的富集度E较大（13%

图1：Pu239的裂变及俘获有效截面σf及σc随入射中子能量的变化λ(b)=f(E(ev))

2、快堆的增殖作用

快堆在燃料燃耗的过程中，可以将U238嬗变为Pu239（可裂变核素）,但是堆中必须具备足够的中子。其条件是，当Pu239吸收一个中子产生裂变放出的中子数目应大于2.3（即>2.3），其中一个中子维持链式反应，一个中子将U238嬗变为Pu239增殖作用，0.3个中子被结构吸收或外漏。这就能将贫铀U238（即浓缩铀工厂出来的天然铀中含有99.3%的U238）全部焚烧，理论上可以将天然铀烧至100%，而不限于0.7%。这是说，对快堆的每Kwh的电价根本是近于零。
目前世界上累积的贫铀数量已够快堆发电千年。这是说，从压水堆过渡至快堆之后，可以实现一个无限期发电的世界。

3、快堆的概念设计及安全问题

反应堆的功率比P是与裂变核（Pu或U235）的反应率成正比如下：

因为快堆的微观裂变截面比压水堆的小10至100倍，故快堆需要的燃料（Pu）的富集度较大（13%至26.5%）。压水堆的燃料（U235）的富集度（N5/N5+N8）仅4%左右。
压水堆的中子平均能量E=400Ker，快堆的中子平均能量E=2Mev，堆的功率密度为300Mw/cm3，比压水堆的约大三至四倍。这么大的功率密度，正适用液态金属（钠）将热量排泄。钠的作用是实现一个高中子谱，传递高密度（W/cm3）的热量。
快堆有两种堆型：
（一）池型
（二）回路型
中国，俄罗斯，法，英，美，印度采用池型，日本采用回路型。

快堆由三个回路组成：
（一）回路为钠池，堆芯
（二）二回路，为中间钠回路
（三）三回路为水蒸汽发生器的水回路

4、快堆的发电成本

目前，在未进入成批制造商业化之前，专家们估计快堆的发电成本比压水堆的高25%。左右。从长远发展的意义来说，快堆的燃料成本几乎为零，这是发展快堆的重要意义

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