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标题: 请教T教授：钍堆上舰的问题 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 昨天 14:25
标题: 请教T教授：钍堆上舰的问题
在近期建造核动力舰艇的话，肯定是铀堆，而且是压水堆，而不是什么高温气冷堆、铅冷快堆之类。钍堆刚开始工程测试，离实用还有相当距离。个人估计，发电钍堆至少10年，上舰可能15年？/ z0 O( D/ L' Y1 K/ u8 o

( A% ]* ]$ v. b/ c" G1 v! q8 N3 ^但是对于钍堆，坊间有很多传说，不知道真假，还要烦请T教授解惑。3 c" |) h' _& t
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钍堆以熔盐堆为主，钍燃料在熔盐里（是溶液还是悬浮液？我也不知道），随熔盐循环进入和离去堆芯。钍燃料本身不能达到链式反应，堆芯里必须有铀燃料，作为中子发生器，在钍燃料进入堆芯时，轰击钍燃料，引发链式反应。0 O4 L4 s3 q, j: v1 n

7 j/ E( e( h7 }) I1 {. I8 i6 m: a钍燃料离开堆芯后，再次停止链式反应，同时熔盐把热量带出堆芯。在把热量最终传递给二回路的过程中，也进行后处理，将乏燃料和续用燃料分离。
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! E/ p+ n4 h4 b4 T: G8 [江湖传说中，钍堆的传热机制与铀堆不同。
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铀堆有两回路。一回路在核岛内，将铀燃料棒通过链式反应产生的热量带离堆芯。为了避免回路内的水受热沸腾，一般保持在15.5MPa，温度在290-325C范围。一回路的水流经堆芯，有很强的放射性，不能直接用来发电。
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. O. [: l/ Q7 L0 _+ V一回路的高温水通过换热器，加热二回路的水。同样为了避免在回路内沸腾，压力保持在6.5MPa，温度在220-280C范围。二回路的水没有放射性，在蒸汽发生器里闪蒸成高温蒸汽后，驱动汽轮机。二回路加上汽轮机到发电机构成常规岛。
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2 q! q, P& I" x9 f' P! ~% q0 g但是传说中的钍堆有四个回路。燃料熔盐构成一回路，和铀堆的一回路相似，只是这里燃料在循环回路里，呈液态（溶液还是悬浮液，还是不清楚），熔盐不仅是钍燃料的载体，也是传热介质。1 o9 ~5 n, n9 O& `

3 A6 P1 o4 W7 b! M2 X传说中的二回路也是熔盐回路，但是没有放射性。这只是传热回路。
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传说中的三回路是压力水回路，不知道压力多少，但温度可高达600-700C，所以可用于超超临界发电，或者CO2发电。
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6 [* C. I4 A9 h传说中的四回路依然是压力水回路，同样不知道压力多少，但温度估计降低到铀堆二回路的范围，用于更加常规的汽轮机发电。
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疑问：纯传热的二回路有必要吗？四回路有必要吗？可以一二回路、三四回路合并，成为双回路，行吗？$ x* k" D0 n; [) h3 u6 ?& c

# y: w0 L* ]9 k( T感觉从隔离放射性的角度来说二回路用水、CO2都行。! R( u2 L; H  a" Y8 o( N; }4 \

6 y# f' n) [9 b3 N2 |3 e/ V请问T教授：
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1、我对铀堆的理解对吗？
, P) k5 f2 s6 a! I7 D  H2、钍堆能像铀堆一样双回路，一回路是熔盐，二回路是水或者CO2？
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作者: testjhy    时间: 昨天 19:03
本帖最后由 testjhy 于 2025-11-23 19:05 编辑 " A$ |& p& @& d( `6 b

( G1 t* I$ [4 m9 G0 `6 ~不行了，我退休时间很长，与这类事情很远了，想当初启动时还算近，有机会听专家组介绍总体技术和技术难点
1 F& Q5 q+ h% M% @4 S看了您在观网的文章，从我自己的判断，钍堆上舰应该是您说的15年。5 [2 C/ ~4 Z! B  ^* S1 f; _5 R( q7 |
1)目前的2MWt堆，正在设计的10eMW中试堆，航母比照福特舰的需求，2台350MWt反应堆，电功率200MW。国家规划好象2035年才100MWe熔盐堆，陆上工程堆不运行5年以上不能上舰吧？) E8 k+ r0 s" }
2)航母空间小我感觉2回路正常，还不太确定的是熔盐/水热交换器有没有放射性传递，压水堆证明交换器是不会污染的。熔盐材料复杂，CO2估计也要试验后决定。
" z' V7 t+ }- l3)还有一个环节，不知道工艺复杂性和需要多大空间，就是熔盐循环，从原理上讲，经过中子发生器轰击或U233裂变，会产生一批氙铯锶等“有毒”成份，它们会大量吸收中子，需要在线分离这种核灰，还有说提炼钍233和铀233，注回熔盐中。在陆上这种装置最大也可容纳，在航母上是否能够小空间内实现。
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所以，钍基熔盐堆研究上舰肯定没有问题，但至少得在陆上同规模实施5年后(顺利的话2040年？)考虑，很多问题是与铀堆很不同的。
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! h5 \; C/ c$ Y说个题外话，当时选武威时有一个说法：因为熔盐堆不需要水，所以大西北也可用，特别是与风光电匹配，我记得当年查了很多资料，才发觉上当了。选择武威或许是地点偏僻，地大人少，对放射性泄露不敏感。所有核反应堆本质上都是烧开水，所以2MWt可能风冷就够了，10MWe。100MWe是不是放武威，或者如果竖起冷却塔，就好玩了。
作者: testjhy    时间: 昨天 19:19
铀堆的原理您是正确的，压水堆就是如此高功率的传输，必须高温高压防止沸腾，因为气体的传热效果大幅度下降。熔盐堆有个参照，就是光热熔盐，国内也做到了100MWe，技术上应该相仿吧，除了放射性传递，熔盐的压力不大，水的回路可能要加一定压力，但这点不会影响热交换器的设计吧。
作者: 晨枫    时间: 1 小时前
本帖最后由 晨枫 于 2025-11-23 11:12 编辑
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testjhy 发表于 2025-11-23 05:03
$ D6 G& s( R) A  ]/ B不行了，我退休时间很长，与这类事情很远了，想当初启动时还算近，有机会听专家组介绍总体技术和技术难点/ @) ^$ e* P0 ~9 q# T. q
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5 ?. s' W& N4 v( G多谢T教授解惑。
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还有一个问题：钍的链式反应是吸收一个中子后，最后通过两次β衰变后生成铀-233，这才是裂变材料，但需要至少27天的半衰期。这可以理解为“现在投入的钍燃料需要27天后才能生成有效的铀233，这才是有用的裂变燃料”？
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. P! l9 l0 e6 H) X: f% D7 r这段时间在陆地核电站不是大问题，只要保持长期稳定运行就行，但对于需要随时增减功率的舰用堆好像很不方便。+ [* W9 u6 ^; D* g8 k6 f

& w& \5 W/ M6 ]7 r$ |( H; O& ~9 _这个问题有办法解决吗？把铀233分离出来储存，用的时候再投进去？这东西怎么储存，只能分开小罐储存？需要考虑临界质量什么的吧？或许分离纯度低于临界值，就不会有自发链式反应问题，这样就便于存放，像铀堆的燃料棒不会自己就链式反应一样？
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作者: 三力思    时间: 26 分钟前
晨枫 发表于 2025-11-24 01:07
" r) f( B6 C; n2 V5 T多谢T教授解惑。/ v/ \$ D! f3 h
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还有一个问题：钍的链式反应是吸收一个中子后，最后通过两次β衰变后生成铀-233，这才 ...

$ D: ]  f3 {9 j; Q( U钍反应堆核心里的铀-233只能停堆后分离，不可能实时分离。现在的设计就是利用铀-233继续反应变成自增反应堆。
作者: 晨枫    时间: 1 分钟前
三力思 发表于 2025-11-23 12:13
7 V8 R8 v/ H" \1 ?6 K钍反应堆核心里的铀-233只能停堆后分离，不可能实时分离。现在的设计就是利用铀-233继续反应变成自增反应 ...
) y+ o& J' f! T) a6 Y
那现在的钍燃料后处理是干什么的呢？
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6 a- a# }5 W# _/ h% x$ i! Q/ p$ N既然是循环的，为什么需要停堆才能分离？



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