什么是超临界水反应堆SCWR的定义GydF4y2Ba

超临界水反应器是用超临界水冷却的反应器。由于其高效率,它被认为是一个有前途的反应堆。优德app热工程学GydF4y2Ba

超临界水反应堆 - SCWRGydF4y2Ba

Scwr的概念GydF4y2Ba
SCWR的概念。GydF4y2Ba
作者(公共领域):美国能源部GydF4y2Ba

这GydF4y2Ba超临界水反应堆GydF4y2Ba是一代IV反应堆的概念,运营GydF4y2Ba超临界压力GydF4y2Ba(即大于22.1 MPa)。在该上下文中的术语超临界指的是热力学GydF4y2Ba临界水点GydF4y2Ba(TGydF4y2BaCR.GydF4y2Ba= 374°C;P.GydF4y2BaCR.GydF4y2Ba= 22.1 MPa),不得与GydF4y2Ba反应堆核心的临界状态GydF4y2Ba,描述了更改的GydF4y2Ba中子数GydF4y2Ba在GydF4y2Ba反应堆核心GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

这GydF4y2Ba超临界水反应堆GydF4y2Ba可以作为一个GydF4y2Ba热反应器GydF4y2Ba或者作为A.GydF4y2Ba快中子反应堆GydF4y2Ba,取决于核心设计。超临界水反应堆的概念可以基于古典GydF4y2Ba压力容器GydF4y2Ba在商业GydF4y2BaPWRS.GydF4y2Ba或者在压力管上GydF4y2BaCandu反应堆GydF4y2Ba。超临界水反应器的压力容器设计在很大程度上在欧盟,美国,日本,韩国和中国开发,而压力通道设计主要在加拿大和俄罗斯开发。压力容器设计允许使用传统的高压电路布局。压力通道设计允许通过辐射和衰变热除去的主要特征和通过分布式通道的对流,即使没有主动冷却和燃料熔化,也可以使用多通物反应器流动,使得再加热和过热。GydF4y2Ba

对于压力容器和压力管设计,aGydF4y2Ba一旦通过蒸汽循环GydF4y2Ba已经设想,省略了反应器内的任何冷却剂再循环。它类似于GydF4y2Ba沸水反应堆GydF4y2Ba那GydF4y2Ba蒸汽GydF4y2Ba将直接向蒸汽轮机提供,并从蒸汽循环供给水将被提供回芯。GydF4y2Ba

以及超临界水反应堆可以使用GydF4y2Ba轻水GydF4y2Ba或者GydF4y2Ba重水GydF4y2Ba作为GydF4y2Ba中子主持人GydF4y2Ba。可以看出,有许多SCWR设计,但所有SCWR都有一个关键特征,即使用超出热力学临界点作为主要冷却剂的水。由于此功能允许GydF4y2Ba增加峰值温度GydF4y2Ba, 这GydF4y2Ba超临界水反应堆GydF4y2Ba被认为是一个有希望的进步GydF4y2Ba核电站GydF4y2Ba因为它GydF4y2Ba高热效率GydF4y2Ba(~ 45%对~ 33%的当前LWRs)。GydF4y2Ba

临界水点GydF4y2Ba
水相图GydF4y2Ba
水相图。GydF4y2Ba
来源:wikipedia.org CC BY-SAGydF4y2Ba

在热力w88优德app学,aGydF4y2Ba临界点GydF4y2Ba(或者GydF4y2Ba临界状态GydF4y2Ba)是相平衡曲线的终点。水的相图是水的压力温度图,用于显示所有的水GydF4y2Ba三个阶段GydF4y2Ba(固体,液体和蒸汽)可以GydF4y2Ba共存GydF4y2Ba在热平衡中一起。沿汽化线,液体和蒸汽相位沿熔合线平衡,固体和液相处于平衡和沿线GydF4y2Ba升华线GydF4y2Ba,固体和GydF4y2Ba蒸气阶段GydF4y2Ba处于均衡。所有三个阶段可能存在于均衡中的唯一点是GydF4y2Ba三重点GydF4y2Ba。汽化线在此处结束GydF4y2Ba临界点GydF4y2Ba因为没有从液相到蒸汽阶段的不同变化GydF4y2Ba临界点GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

在临界点之上GydF4y2Ba, 有GydF4y2Ba没有恒温蒸发过程GydF4y2Ba。在临界点,饱和液体和饱和蒸气状态为GydF4y2Ba相同的GydF4y2Ba。临界点的温度,压力和特定体积称为临界温度,临界压力和临界体积。对于水,这些参数如下:GydF4y2Ba

  • P.GydF4y2BaCR.GydF4y2Ba= 22.09 mpa.GydF4y2Ba
  • T.GydF4y2BaCR.GydF4y2Ba= 374.14°C(或647.3 k)GydF4y2Ba
  • V.GydF4y2BaCR.GydF4y2Ba= 0.003155 m3 / kgGydF4y2Ba
  • 你GydF4y2BaFGydF4y2Ba= uGydF4y2BaGGydF4y2Ba= 2014 kJ /公斤GydF4y2Ba
  • HGydF4y2BaFGydF4y2Ba= hGydF4y2BaGGydF4y2Ba= 2084 kJ /公斤GydF4y2Ba
  • S.GydF4y2BaFGydF4y2Ba=年代GydF4y2BaGGydF4y2Ba= 4.406 kj / kg kGydF4y2Ba

一种GydF4y2Ba超临界相GydF4y2Ba(例如,在临界压力高于临界压力的压力下的水在恒定压力下冷却时不会分成两个相位(沿着相图中的临界点上方的水平线)。相反,它的属性变化GydF4y2Ba逐渐GydF4y2Ba和GydF4y2Ba不断GydF4y2Ba从我们通常联想到的气体(低密度,大可压缩性)到没有相变的液体(高密度,小可压缩性)。GydF4y2Ba

从中可以看出GydF4y2Ba蒸汽表GydF4y2Ba,当我们接近时GydF4y2Ba临界点GydF4y2Ba,即液相和气相在物理性质(如密度和焓)上的差异GydF4y2Ba变小GydF4y2Ba。例如,在21.8MPa的压力下的临界点和373°C的温度下,饱和液体的比焓为1970kJ / kg,而饱和蒸汽的特异性焓为2230kJ / kg。蒸发的比热量仅为260 kJ / kg。正好在临界点这些差异变为零,此时液体和蒸汽之间的区别消失。这GydF4y2Ba蒸发热量GydF4y2Ba也在GydF4y2Ba临界点GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

在临界点附近,液体的物理性质和蒸汽急剧变化。例如,正常条件下的液态水具有低热膨胀系数,几乎不可压缩,是电解质的优异溶剂,具有高介电常数。但接近临界点,所有这些性能变为完全相反:水变为可压缩,具有显着的热膨胀系数,具有低介电常数,是电解质的不良溶剂。压力大于临界压力,物理性质也经历快速过渡,但没有奇点。随着压力的进一步增加,过渡变得更平滑。调用此过渡区域GydF4y2Ba伪科学区GydF4y2Ba,在给定压力下,特定热量具有其最大值的温度被称为伪基点。GydF4y2Ba

对于几乎所有熟悉的材料,临界压力都比大气压力大得多,因此我们在日常生活中没有观察到这种现象。但在GydF4y2Ba能源工程GydF4y2Ba,有许多应用程序GydF4y2Ba超临界水GydF4y2Ba。提高热力学循环热效率的方法之一(例如,兰峰循环)是增加锅炉中的峰值温度和压力。热电厂中的高压蒸汽锅炉经常在压力和温度范围内运行,远高于临界点。GydF4y2Ba

在核能工程GydF4y2Ba, 这GydF4y2Ba超临界水反应堆GydF4y2Ba由于其高热效率(~ 45%,而目前的LWRs的热效率为~ 33%),被认为是一个很有前途的发展。这一概念的反应器运行在超临界压力(即大于22.1 MPa),属于GydF4y2Ba一代IV.GydF4y2Ba反应堆的设计。GydF4y2Ba

超临界水的性质GydF4y2Ba
超临界水的性质GydF4y2Ba一种GydF4y2Ba超临界流体GydF4y2Ba是一种液体GydF4y2Ba压力高GydF4y2Ba比它的热力学GydF4y2Ba关键值GydF4y2Ba。在临界和超临界压力下,流体被认为是一种单相物质,尽管所有热物理性质在临界和临界压力下发生重大变化GydF4y2Ba伪科学地区GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

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伪科学线路GydF4y2Ba-GydF4y2Ba准临界分GydF4y2Ba。伪关键线包括伪科学点,其压力高于临界压力和温度(tGydF4y2Ba个人电脑GydF4y2Ba> T.GydF4y2BaCR.GydF4y2Ba)对应于该特定压力的比热的最大值。GydF4y2Ba

____________________GydF4y2Ba

伪关键线 - 伪关键点GydF4y2Ba在高于临界压力的压力下,反应器中水的性质变化GydF4y2Ba逐渐GydF4y2Ba和GydF4y2Ba不断GydF4y2Ba从那些我们通常与a关联的人GydF4y2Ba液体GydF4y2Ba(高密度,小压缩性)到aGydF4y2Ba气体GydF4y2Ba(低密度,压缩力大)GydF4y2Ba没有相变GydF4y2Ba。在堆芯中,水的相没有变化。另一方面,诸如密度,比热,特异性焓的物理性质经历显着的变化,特别是在温度范围内GydF4y2Ba伪科学区GydF4y2Ba(在372°C和392°C之间为25MPa。例如,GydF4y2Ba

  • 这GydF4y2Ba密度GydF4y2Ba入口处和出口处的超临界水是关于GydF4y2Ba777 kg / mGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba(适用于25MPa和280°C)GydF4y2Ba90 kg / mGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba(25MPa和500°C),GydF4y2Ba
  • 这GydF4y2Ba具体的焓GydF4y2Ba入口处和出口处的超临界水是关于GydF4y2Ba1230 kj / kgGydF4y2Ba(适用于25MPa和280°C)GydF4y2Ba3165 KJ / kgGydF4y2Ba(适用于25MPa和500℃)GydF4y2Ba

超临界流体特定 - 导热系数GydF4y2Ba下图显示了临界(22.1MPA)和伪科(25MPA)点附近的水热物理性质的行为。在关键点附近这些属性更改是戏剧性的。在25 MPa的伪科学点附近,这些财产变化变得不太重要。在25 MPa,最重要的财产变化发生在伪关键周围±25˚C范围内(389.4˚C),该区域被称为伪科学区域。为方便起见,低于伪关键的液体特性被认为是表现出来的GydF4y2Ba液体状GydF4y2Ba他们被认为展示的行为及以上伪关键GydF4y2Bagas-likeGydF4y2Ba行为。GydF4y2Ba

SCWRs的优势与挑战GydF4y2Ba

SCWR的特征GydF4y2Ba从它的名字可以推断GydF4y2BaSCWR的GydF4y2Ba关键特征是使用水GydF4y2Ba超越热力学GydF4y2Ba临界点GydF4y2Ba(TGydF4y2BaCR.GydF4y2Ba= 374°C;P.GydF4y2BaCR.GydF4y2Ba= 22.1 MPA)作为主要冷却剂。SCWR设计具有与当前灯水堆(LWR)相比提供了许多优点的独特功能。GydF4y2Ba

  • 热效率高。GydF4y2Ba由于SCWRS在压力和温度下供应超临界蒸汽,因此高于传统的LWR,它们将达到电厂的热力学效率更高(对于当前LWRS的〜33%)。GydF4y2Ba
  • 较低的冷却剂质量流量。GydF4y2BaSCWR的反应器冷却剂流速远小于GydF4y2BaBWWR.GydF4y2Ba和GydF4y2Ba压水式反应堆GydF4y2Ba因为GydF4y2Ba焓升起GydF4y2Ba在核心是GydF4y2Ba大得多GydF4y2Ba,这导致主要系统的低容量分量。因此,冷却剂泵,管道和其他支撑设备变小。此外,在正常操作条件下驱动冷却剂的唯一泵是进料水泵和冷凝水萃取泵。GydF4y2Ba
  • 较高的蒸汽焓可以减小涡轮系统的尺寸,从而降低常规岛的资本成本。GydF4y2Ba
  • 较小的冷却剂库存。冷却剂库存较小,从而减少了尺寸GydF4y2Ba遏制GydF4y2Ba压力抑制池。GydF4y2Ba
  • 由于超临界水不发生相变,而且它存在于单一的热力学相中,因此超临界水的热力学性质是不同的GydF4y2Ba沸腾的危机GydF4y2Ba(即从核心沸腾出发 -GydF4y2Badnb或干燥GydF4y2Ba)GydF4y2Ba不可能发生GydF4y2Ba。GydF4y2Ba
  • 通过直接临界冷却剂的直接循环,完全省略了蒸汽干燥器,分离器和蒸汽发生器等部件,减少了主要部件的数量并消除了它们的相关成本。GydF4y2Ba
  • 许多组件(例如涡轮机)易于开发和可从超临界化石发电厂获得。GydF4y2Ba

先进的水冷反应堆技术和先进的超临界化石技术的组合预计将导致反应堆概念,可用于非常经济和有效地产生碱基负载电力。此功能还使SCWR成为公用事业的非常有吸引力的概念,尤其是那些与水冷式反应器和超临界化石厂有经验的概念。GydF4y2Ba

另一方面,在建造第一个这种类型的发电厂之前,许多挑战必须解决:GydF4y2Ba

  • 这GydF4y2Ba熔覆材料GydF4y2Ba必须承受更高的温度(正常操作条件下600-650°C)比今天的LWR在今天。GydF4y2Ba
  • 必须彻底w88优德备用网址 微博理解从覆层表面到超临界流体中的传热现象。特别是在内部GydF4y2Ba减压瞬变GydF4y2Ba从超临界到亚临界条件。GydF4y2Ba
  • 由于冷却剂库存更少,如果发生冷却剂损失事故(LOCA),堆芯的干燥进展得更快。GydF4y2Ba

SCWR的特征GydF4y2Ba

超临界水的性质GydF4y2BaSCWRS.GydF4y2Ba在高于临界压力的压力下运行,反应堆中水的性质会发生变化GydF4y2Ba逐渐GydF4y2Ba和GydF4y2Ba不断GydF4y2Ba从我们通常联想到的液体(高密度,可压缩性小)到气体(低密度,可压缩性大)GydF4y2Ba没有相变GydF4y2Ba。在堆芯中,水的相没有变化。另一方面,密度、比热、比焓等物理性质发生显著变化,尤其是在伪临界区温度范围内(372°C和392°C之间的25 MPa)。例如,GydF4y2Ba

  • 这GydF4y2Ba密度GydF4y2Ba入口处和出口处的超临界水是关于GydF4y2Ba777 kg / mGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba(适用于25MPa和280°C)GydF4y2Ba90 kg / mGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba(25MPa和500°C),GydF4y2Ba
  • 这GydF4y2Ba具体的焓GydF4y2Ba入口处和出口处的超临界水是关于GydF4y2Ba1230 kj / kgGydF4y2Ba(适用于25MPa和280°C)GydF4y2Ba3165 KJ / kgGydF4y2Ba(适用于25MPa和500℃)GydF4y2Ba

从中的地点来看,水的密度是最重要的因素。有一个重大变化GydF4y2Ba中子频谱GydF4y2Ba,用芯的轴向坐标改变。它是由较大的GydF4y2Ba适度GydF4y2Ba在密度更大的地方。因此,必然要进行中子-热水力学耦合计算GydF4y2Ba中子通量分布GydF4y2Ba在核心内。每一个GydF4y2Ba核反应堆GydF4y2Ba,有一个GydF4y2Ba正比例GydF4y2Ba在。。之间GydF4y2Ba中子通量GydF4y2Ba和GydF4y2Ba反应堆热力GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

由于冷却剂(慢化剂)在密度上发生显著变化,SCWR也可以被设计成快中子反应堆。这一特性取决于特定的反应堆设计。GydF4y2Ba

参考:GydF4y2Ba
反应器物理和热液压:GydF4y2Ba
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  8. 现代流体力学。优德体育w88官网手机版施普林格,2010,ISBN 978-1-4020-8670-0。GydF4y2Ba
  9. 美国能源、热力学、传热和流体流动部。w88优德appw88优德备用网址 微博美国能源部基础手册,卷1,2和3。1992年6月。GydF4y2Ba

也可以看看:GydF4y2Ba

反应堆的类型GydF4y2Ba

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