大规模替代化石及其他有限能源的固有安全高温核动力

为充分发挥核能的巨大潜力,使之在21世纪内早日更大规模地替代煤炭和其他化石与水力能源,本文介绍如何通过创造性地改进融盐冷却球床高温堆一回路的热工水力设计,实现"在任何功率下长期自动运行生产高温核能方法"。该方法在充满高沸点(融盐)一次载热剂的深池内,采用特别简单的一体化回路布置,使融盐沿水平方向流过位于池底的环状堆芯,吸收其中球形燃料元件的裂变热,升温后由中央流道上升;再通过位于池顶、淹没在融盐内的敞口式超低阻力换热器,可完全利用自然循环,将全部裂变能量输送给二次载热剂。冷却后的融盐依靠重力沿下降流道回到位于池底的堆芯。由于载热剂利用上升与下降流道间密度差产生的浮力进行自然循环,故无需任何循环泵。由于采用在线连续换料方法,该融盐反应堆可保持在很低的过剩反应性下运行。反应堆具有较大负温度系数,故可不依靠设置刚性控制棒系统,只跟随外负荷变化自动调节其堆芯裂变功率。此种固有安全核动力堆具有高度简单的反应堆结构,高度透明的安全性,高度灵活的功率范围与厂址选择,与比其他同类先进高温反应堆更低的投资和运行成本,其单堆的功率大小没有限制,既可与小型模块式电站竞争,又可建成以超过世界最大水电站的巨型电站,从而可以全面地大规模代替化石及其他受自然资源制约的能源,并与未来廉价的大规模可再生能源配合,保证世界可持续发展。

熔盐球床堆堆芯燃料管理优化初步分析

核热泉高温堆是具有满功率自然循环特性的熔盐球床堆,其特有的冷却剂横向流动特性需要基于径向分区换料的燃料循环方案,以及相应的燃料管理优化分析方法。局部搜索算法和模拟退火算法是普遍应用于轻水堆换料优化问题的随机性优化方法。本文应用这两种方法对核热泉高温堆的换料优化问题进行了分析。分析结果表明,相比于局部搜索算法,模拟退火算法能以较高的概率跳出局部最优陷阱,获得全局最优的优化结果,且优化质量独立于初始解的选取。最终的优化结果给出了较好的堆芯功率展平与压制燃料中心温度的效果。针对核热泉高温堆的一维分区换料方式,模拟退火算法是非常合适的优化分析方法。

从我国能源需求预测看能源战略上的几个问题

能源是社会发展的重要物质基础之一。我国进行社会主义现代化建设,需要大量的能源供应,这一问题的严重性已为人们所认识。然而,为实现到本世纪末工农业总产值翻两番的战略目标,究竟需要多少能源?为确保我国的长期能源供应,又需采取什么样的战略部署?这些都是涉及国家决策的重大问题,需进行多学科的综合性的研究。本文仅就清华大学核能技术研究所和技术经济与能源系统研究所过去数年中对我国能源需求预测的结果,进行初步的分析与探讨。

加速增产核燃料的天然安全“核热泉”快中子增殖堆

为保证21世纪中国经济的持续稳定地高速增长,必须充分发挥核能的巨大潜力,使之配合其他可再生能源同步增长,及早大规模替代煤炭等化石能源。由于目前国内大量兴建的核电站以压水堆为主,需要消费大量天然铀资源,倚靠廉价铀供应难于维持长期增长,必须依靠快中子增殖生产人造裂变燃料——钚,才能摆脱天然铀原料短缺的束缚。然而,传统的快中子增殖堆的核燃料增产速度较慢,难于配合中国核电的高速增长。本文介绍一种先进快中子增殖堆(AFBR)方案,其中利用在线连续换料的空心球形燃料元件,依靠载热剂的出入口之间的温度差实现满功率自然循环,可以成倍地提高燃料比功率与核燃料增殖速度。本快中子增殖堆改进了俄罗斯称为"天然安全"的BREST铅冷快堆设计方案,成为无须人为控制的"核热泉",它能在不设置加压泵及高位铅池的情况下,自动按外部负荷需要供应必要的热量,完全依靠自然循环将全部裂变热能及停堆后堆芯余热散出,不至对环境产生放射性污染。

我国能源预测与能源模型

一、绪论能源问题是当前举世瞩目的重大技术经济问题,同时也是一个政治问题。我国实现四个现代化需要大量能源。这个问题能否妥善地、及时地解决,将直接影响到“四化”的进程与最终目标。“四化”究竟需要多少能源?这是许多人所关心的大问题。可惜,这个问题无法仅仅用一个数字简单地加以回答。能源问题涉及的面很广,周期很长;可以说。