[科普中國(guó)]-動(dòng)力增殖反應(yīng)堆

動(dòng)力增殖反應(yīng)堆的基本概念是它能顯著地提高轉(zhuǎn)換效率；甚至使轉(zhuǎn)換比大于1。更準(zhǔn)確地說(shuō)，人們感興趣的是動(dòng)力增殖堆的“增值比”、即產(chǎn)生的易裂變?cè)訑?shù)與消耗掉的該種易裂變?cè)訑?shù)之比。這個(gè)定義比轉(zhuǎn)換比的定義更為確切（轉(zhuǎn)換比的定義中是不分易裂變材料的類(lèi)型的），并且能適用于增殖反應(yīng)堆，因?yàn)樵鲋撤磻?yīng)堆的裝料和增殖的燃料基本上是同一種材料。大于1的含意就是說(shuō)，能生產(chǎn)出足夠數(shù)量的易裂變材料，即可以彌補(bǔ)在堆內(nèi)消耗掉的材料，還可以給新建的反應(yīng)堆提供燃料1。 ·

概述假使當(dāng)前使用熱堆，以及核發(fā)電量迅速增長(zhǎng)的情況繼續(xù)發(fā)展下去，我們對(duì)鈾資源的估計(jì)又是合適的，那么隨著時(shí)間，我們肯定需要有動(dòng)力增殖反應(yīng)堆。動(dòng)力增殖反應(yīng)堆的基本概念是它能顯著地提高轉(zhuǎn)換效率；甚至使轉(zhuǎn)換比大于1。對(duì)一個(gè)核增殖系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，程倍增時(shí)間是一個(gè)重要的數(shù)據(jù)，它的定義是把初始裝料翻一番所需要的時(shí)間。也就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)這段時(shí)間以后，第一座反應(yīng)堆中所生產(chǎn)的過(guò)剩燃料足以裝載第二座反應(yīng)堆。假定生產(chǎn)的電能簡(jiǎn)單地與裂變掉的原子核總數(shù)成正比，那就很容易地知道倍增時(shí)間與增殖比的關(guān)系1。

類(lèi)型實(shí)際上，動(dòng)力增殖堆有兩種： "熱中子"增殖堆，用釷循環(huán)使其獲得的燃料與消耗的燃料相當(dāng)或更多，另一種是“快中子”增殖堆，保證不使中子慢化，因而能利用在快中子譜條件下η值（燃料中每吸收一個(gè)中子所產(chǎn)生的中子數(shù)）較高這一特點(diǎn)。這時(shí)η值比2大，因而容易實(shí)現(xiàn)增殖。然而，由于快中子裂變截面遠(yuǎn)比熱中子小，這會(huì)增加鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一些困難，因此需要應(yīng)用較高濃度的易裂變材料，才能更好地利用中子；其結(jié)果是，快中子增殖堆的堆芯一般是十分緊湊的。使用的易裂變材料的濃縮度達(dá)到15%或者更大一些2。

輕水增殖反應(yīng)堆輕水增殖反應(yīng)堆（簡(jiǎn)稱(chēng)LWBR）本質(zhì)上仍是一種壓水堆，除了慢化劑和冷卻劑仍采用輕水外，輕水增殖反應(yīng)堆的新穎之處是除了依靠釷循環(huán)以外，它不采用中子毒物作控制部件。雖然仍使用硼毒物作為后備停堆系統(tǒng)，但在正常運(yùn)行情況下是不用的。依靠濃縮度比平均值高的燃料組件在堆芯中進(jìn)、出，而對(duì)反應(yīng)堆進(jìn)行控制。這相當(dāng)于改變堆芯結(jié)構(gòu)，也就是改變中子增殖系數(shù)，因而避免了控制棒毒物所造成的中子損失?？梢赃@樣推測(cè)，從堆芯中抽出高濃縮度（約6%）的燃料組件，被釷所吸收的中子便增多了，因?yàn)樵诠潭ǖ娜剂辖M件中，釷的含量更多。因此，可移動(dòng)的組件控制了裂變事件與轉(zhuǎn)換事件的比值，可以使增殖系數(shù)維持為12。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所