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熔盐堆的优点和缺点?
1.安全性高: 当熔盐堆内熔盐 温度超过预定值时 ,设在底部的冷冻塞将自动熔化,携带核燃料的熔盐随即全部流入应急储存罐, 使核反应终止。 熔盐堆工作在常压,操作简单安全。熔盐堆还可建在地面10米以下,有利于 防御恐怖破坏和战争袭击。
2.核燃料长期供应: 熔盐堆使用使用 钍铀核燃料循环 。对于陆地钍***储量的估计,如果乐观地估计,钍的储藏量是铀***的 5~8倍 。我国是钍***大国,若能够将钍用于生产核能,可保我国能源供应万年无忧。钍***中产量最多的矿物为独居石(一种稀土),以制成核子纯度级的钍。
3.核废料最小化: 熔盐堆可以对核燃料和反应产物进行在线添加和在线(或邻堆离线)分离和处理,使得核燃料充分地燃烧,最终卸出的 核废料很少,约为目前的千分之一左右。
熔盐可以用来进行太阳热发电,这种技术利用强大的镜面聚焦太阳热量产生蒸汽,从而带动发电涡轮机。白天产生的多余热量可以用来加热大量的盐,这种盐可以吸收数量可观的热量。当太阳落山时或白天是多云天气时,熔盐存储的热量再被用来产生蒸汽带动发电涡轮机。
优势:
1. 熔盐作为导热液的最大优势就是太阳能场的输出温度可以高达450-550℃,使得兰肯循环的效率高于导热油系统。
2. 熔盐要比导热油便宜。熔盐可作为农业肥料且可大量获取。此外,它更加环保,无毒,不可燃。
缺点:
1. 熔盐的最大缺点就是冰点高,二元和三元熔盐在120-220℃。所以建站要考虑如何防止熔盐凝固。可以想到的办法有:管道系统可以加热,或者导热液在夜间可以储存在有效的保温储存存罐。
2. 盐类过于活跃,在更高温度下,人们不得不使用更高级和更贵的材料。
首先,熔盐堆具有较高的安全性。液体熔盐堆***用高温熔盐作核燃料,兼作载热剂,不需专门制作燃料组件,因而杜绝了堆芯融化事故发生的可能。加上熔盐的低蒸气压减少了破口事故的发生,即便发生破口事故,熔盐在环境温度下也会迅速凝固,能够防止事故进一步扩展。
其次,熔盐堆可有效利用核***和防止核扩散。由于钍基熔盐堆所使用的钍无法用于核武器制造,因而推广钍基熔盐堆能大幅降低核扩散的风险。必须指出的是,中国的铀矿储备虽然并不出众,但钍储量居于世界前列。也就是说,一旦钍基熔盐堆投入商业运营,中国基本不必为核燃料来源担忧。
再次,熔盐堆的热功率密度和发电效率高。熔盐堆的堆芯结构较为简单,因而可以设计成具有较高功率输出的小型反应堆。同时熔盐堆可以***用布雷顿循环,发电效率高达45%—50%。加上熔盐堆具有运行无需控制棒、不停堆换料、寿命长、功率易调等特点,使其可以用于核动力潜艇和水面舰艇上。
最后,熔盐堆具有多样化的功能。熔盐堆不仅能够发电,还可产生高温工艺热,服务于工业制造。此外,熔盐堆还具有供热、煤气化、甲烷重整、制氢等功能
熔盐堆燃料与其它燃料相比具有巨大的优势。铀或钚的氯化物或氟化物与其它卤化物盐的混合物导致铯和碘裂变产物形成稳定的盐,而不是像固体燃料那样以元素形式存在。铯和碘元素在反应堆运行温度下呈现气态,正是这些高压气体的释放使切尔诺贝利和福岛成为灾难。
熔盐堆的各系统及设备的设计和验证,在当今的监管环境中是一项巨大的挑战。必须高度确定地证明系统将在所有情况下和反应堆寿命期间按预期运行。
在1949年航空反应堆试验时,提出了在标准燃料组件中使用熔盐燃料的可能性,但认为其不可行。作为航空发动机的***,设计师知道不能依赖对流作为熔盐燃料的传热机制,因为航空器可能会经历自由落体,对流会停止。
如果没有对流,热量就不会从熔盐燃料中迅速导出以避免沸腾。因此,设计师***用了泵推动燃料系统,并延续至今。流体动力计算程序 (CFD)的出现促使熔盐堆发生了根本性突破。
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