快中子增殖反應堆,是指吸收快中子產生裂變的壹種反應堆。
快中子增殖反應堆用的核燃料是鈈-239,在堆芯周圍有壹層鈾-238,在天然中的含量為99.28%,它本不是裂變元素,不能作為核原料,但在快中子反應堆中,鈾-238吸收了鈈-239裂變放出的中子後,躍身壹變而成為新的鈈-239。鈈-239核比鈾-235核裂變放出的中子多,加上快中子反應堆不需慢化劑,減少了中子被吸收的損失。
因此,裂變產生的中子除能維持裂變反應外,多余的中子被鈾-238吸收,生成新的鈈-239。
這就是說,快中子反應堆在使用核燃料的同時,還將熱中子堆無法使用的鈾-238變成了可利用的核燃料鈈-239,而且生成的鈈-239比用掉的還多,這叫增殖核燃料。由此可見,采用增殖反應堆的核電站能發出比用熱中子反應堆的核電站多得多的電。
顯然,壹座快中子反應堆只要連續運行15~20年,就可以積累起足以裝備與自身功率同樣大的新反應堆所需要的核燃料,人們贊譽它為核燃料生產工廠。
快中子反應堆,不僅能夠大大增殖核燃料,還有幹凈、熱效率高等優點,目前,世界上許多國家都在積極發展快中子反應堆。
法國建造了“鳳凰”快中子堆和“超鳳凰”快中子堆,都采用了壹體化的池式結構。
在埃及神話中,吉祥鳥鳳凰每隔500年就會自焚,涅粲然後再復生。“鳳凰涅架”就是這個道理,可以說法國人給快中子堆起的名字別有匠心,正符合這壹反應堆的特點。
該反應堆容器是壹個很大的不銹鋼池子,直徑22米,高10米,壁厚為35~50毫米,堆頂是3米厚的鋼和混凝土做成的蓋板,在這個鋼池子裏,除了堆心之外,還放人壹回路鈉泵、鈉壹鈉熱交換器,這就保證放射性鈉不會離開反應堆容器。壹回路鈉由下而上經過核燃料,加熱到545℃。然後,再進入鈉-鈉熱交換器。
同時,在反應堆容器的外面,還包有壹個同樣厚度的鋼容器。整個裝置再裝在1米厚的混凝土安全殼內,這樣,是重重設防,保險加保險。
在1991年世界核電站統計表中,可以找到9座快中子堆核電站,但實際運行的只有4座,法國的“超鳳凰”堆便是其中之壹。
只是,快中子堆由於技術復雜,安全要求高,因而造價極高,投資約是壓水堆核電站的5倍。
又如,俄羅斯現有四座快中子反應堆在運行,並正在建造80萬千瓦功率的快中子反應堆。
日本原型快中子反應堆已於1994年建成,經濟驗證,快中子反應堆將於2004年建造。
人們預計,快中子反應堆將會成為未來能源舞臺上的重要角色。