高温气冷堆
高温气冷堆功率
高温气冷堆功率高温气冷堆（HTGR）是一种新型的核能技术，它采用氦气作为冷却剂，具有高温、高效率和安全可靠的特点。
高温气冷堆功率是评估该技术的重要指标之一。
本文将对高温气冷堆功率进行详细介绍。
高温气冷堆功率是指高温气冷堆在单位时间内产生的热能或电能的大小。
由于高温气冷堆的工作温度较高，可以达到700至1000摄氏度，因此其热效率和电效率都相对较高。
高温气冷堆可以通过核裂变将燃料中的核能转化为热能，然后利用热能驱动发电机产生电能。
根据燃料的不同，高温气冷堆可以使用铀、钍等元素作为燃料，并将其装入微孔球形燃料颗粒中。
高温气冷堆在核能技术领域具有许多优势。
首先，高温气冷堆具有较高的热效率，可以将燃料中的核能充分转化为热能，提高了能源利用率。
其次，高温气冷堆产生的热能可以用于工业和城市供热，实现热电联供，进一步提高能源利用效率。
此外，高温气冷堆还具有安全性好的特点。
由于采用氦气作为冷却剂，不需要高压循环和使冷却剂沸腾，从而降低了核能系统的复杂性，提高了安全性。
高温气冷堆功率的大小与多个因素有关。
首先，燃料的选择和寿命会对高温气冷堆的功率产生影响。
不同的燃料在衰变过程中会释放出不同数量的能量，因此会影响高温气冷堆的功率。
其次，高温气冷堆的设计和运行参数也会影响功率的大小。
比如，反应堆的尺寸和结构、冷却剂的流速和温度等都会对功率产生影响。
此外，燃料的循环方式和功率调整方式也会影响高温气冷堆的功率。
高温气冷堆的功率大小对于核能的开发和利用具有重要意义。
首先，高温气冷堆可以作为一种新型的核能技术，为国内能源结构调整提供了新的选择。
高温气冷堆可以实现多能联供，既可以产生电能，又可以提供热能，满足工业和城市的能源需求。
其次，高温气冷堆可以作为一种安全可靠的核能技术，为核能的发展提供了更可行的方案。
高温气冷堆通过采用氦气作为冷却剂，避免了核能系统中的复杂性，提高了核能的安全性。
总的来说，高温气冷堆功率是评估该技术的重要指标之一。
高温气冷堆效率比压水堆
高温气冷堆效率比压水堆高温气冷堆效率比压水堆引言：在当今能源短缺和环境问题的背景下，高效利用和开发清洁能源已经成为社会的共识。
核能作为一种高效能源，被广泛应用于发电和其他领域。
在核能发电中，高温气冷堆和压水堆是两种常见的反应堆类型。
本文将比较这两种堆类型的效率，并讨论高温气冷堆在环保和经济方面的优势。
一、高温气冷堆的基本原理和特点高温气冷堆（HTGR）是一种利用高温气体作为冷却剂的核反应堆。
其核心是一种固体燃料球，燃料球通过气体流动的方式进行冷却。
这种结构使得高温气冷堆能够达到较高的温度，通常在800℃到1000℃之间。
高温气冷堆具有以下特点：1. 高效率：由于高温气冷堆可以达到较高温度，其热效率较高，可以达到40%以上。
这是因为高温气冷堆可以利用高温产生的热量用于发电、工业和其他领域。
2. 安全性高：高温气冷堆由于采用固体燃料，燃料更加稳定，不会发生水蒸气爆炸等事故。
同时，由于气体冷却，不需要用于冷却的大量水资源，可以减少对水资源的依赖。
3.环保：高温气冷堆不会产生二氧化碳等温室气体的排放，可有效减少对环境的影响。
同时，由于采用固体燃料，核废料产生量也较低，可以减少对废弃物处理的压力。
二、压水堆的基本原理和特点压水堆（PWR）是一种利用水作为冷却剂的核反应堆。
其核心是由燃料棒和水冷却剂组成。
燃料棒在核反应中产生的热量被水冷却剂吸收并转化为蒸汽，从而驱动涡轮发电机组发电。
压水堆具有以下特点：1. 成熟技术：压水堆是目前应用最广泛的反应堆类型之一，其技术已经非常成熟，具有较高的可靠性和稳定性。
2. 安全性：压水堆采用水冷却剂，水的热传导性能较好，可以有效地控制核反应产生的热量，从而保证堆的安全性。
3. 排放问题：压水堆的主要问题是产生的二氧化碳等温室气体的排放。
这些气体对环境造成了很大的压力，同时也增加了全球温室效应的风险。
三、高温气冷堆相对于压水堆的优势1. 高效能：由于高温气冷堆可以达到较高的温度，其热效率比压水堆更高。
高温气冷堆的特点
高温气冷堆的特点高温气冷堆（High Temperature Gas-cooled Reactor，HTGR）是一种利用气体作为冷却剂和工质的核电反应堆。
它具有许多独特的特点，使其成为目前研究和开发的热点。
首先，高温气冷堆具有高温工质。
其出口温度可达到800℃以上，远高于传统水冷反应堆的温度。
这种高温工质使得高温气冷堆具有更高的热效率，从而提高了能源利用率。
此外，高温工质还具有一定的热储存能力，可以在需求峰值时释放储存的热能，满足热能需求。
其次，高温气冷堆具有固态燃料。
与传统的液态燃料相比，固态燃料具有更高的热效率和更低的安全风险。
固态燃料不易泄漏，且燃料粒子更易于密封和控制。
此外，固态燃料具有更高的燃烧温度和更低的熔点，使其更加适合高温气冷堆的运行。
第三，高温气冷堆具有气冷循环系统。
传统的水冷反应堆依赖于水冷却剂来带走核反应堆产生的热量。
而在高温气冷堆中，气体是冷却剂和工质，不但可以有效地冷却反应堆，还可以通过燃气涡轮机转换热能为电能。
这种气冷循环系统不仅避免了水蒸汽泄漏和腐蚀等问题，还提高了能量转换效率。
第四，高温气冷堆具有更高的安全性。
由于高温气冷堆采用了固态燃料和气冷循环系统，不存在水蒸汽爆炸和核泄漏等传统核电反应堆常见的事故风险。
此外，高温气冷堆还具有自动衰变热分散和机械停堆等安全特性，可以有效地降低事故风险。
高温气冷堆也是一种固定床反应堆，核燃料颗粒被完全包裹在球状燃料颗粒堆中，有利于减少放射性物质的扩散和释放。
第五，高温气冷堆具有多能级应用优势。
由于其高温工质和固态燃料的特点，高温气冷堆可以广泛应用于电力、石化、冶金、化工和航天等领域。
例如，高温气冷堆可以用来产生高温高压的蒸汽，用于发电和工业生产；还可以通过高温换热器提供工业或城市的热水和蒸汽供应。
最后，高温气冷堆具有较长的运行寿命。
由于固态燃料和气冷循环系统的采用，高温气冷堆的燃料更易于密封和控制，反应堆更易于维护和远程管理。
这使得高温气冷堆具有更长的运行寿命和更低的维护成本。
高温气冷堆的特点与应用
高温气冷堆的特点与应用高温气冷堆（High Temperature Gas-cooled Reactor，HTGR）是一种新型的核能发电技术，具有许多独特的特点和广泛的应用前景。
本文将介绍高温气冷堆的特点以及其在能源领域的应用。
一、高温气冷堆的特点1. 高温工作温度：高温气冷堆的工作温度通常在700℃以上，甚至可以达到1000℃。
相比传统的水冷堆，高温气冷堆的工作温度更高，能够提供更高的热效率。
2. 气冷散热：高温气冷堆采用气体作为冷却剂，通过直接循环冷却剂与燃料颗粒之间的热交换，实现散热。
相比水冷堆的间接循环冷却方式，气冷堆的散热效果更好，能够更高效地将热能转化为电能。
3. 燃料颗粒堆芯：高温气冷堆的燃料采用微米级的球形燃料颗粒，这些颗粒由包裹燃料核心的多层包覆层组成。
这种设计可以有效地防止燃料核心的泄漏和扩散，提高燃料的利用率和安全性。
4. 高安全性：高温气冷堆采用固体燃料和气体冷却剂，不存在液体冷却剂的蒸汽压力和蒸汽爆炸的风险。
同时，燃料颗粒堆芯的设计也能够有效地防止燃料泄漏和核裂变产物的扩散，提高了堆芯的安全性。
5. 多种燃料适应性：高温气冷堆可以使用多种燃料，包括天然气、石油、煤炭等化石燃料，以及铀、钍等核燃料。
这种多种燃料适应性使得高温气冷堆在能源转型和资源利用方面具有广阔的应用前景。
二、高温气冷堆的应用1. 核能发电：高温气冷堆作为一种新型的核能发电技术，具有高效率、高安全性和多燃料适应性的特点，被广泛应用于核能发电领域。
高温气冷堆可以提供稳定可靠的电力供应，同时还可以与其他能源形式相结合，实现能源的多元化利用。
2. 工业热能供应：高温气冷堆的高温工作温度使其可以提供高温热能，广泛应用于工业领域的热能供应。
高温气冷堆可以为工业生产提供稳定的高温热源，满足工业生产过程中的热能需求，提高能源利用效率。
3. 氢能生产：高温气冷堆可以通过核热解水的方式产生氢气，为氢能产业的发展提供可靠的能源支持。
高温气冷堆的工作原理
高温气冷堆的工作原理高温气冷堆的工作原理高温气冷堆（High-Temperature Gas-Cooled Reactor，简称HTGR）是一种基于气冷技术的新型核反应堆。
相比传统的水冷堆，高温气冷堆具有更高的温度和更高的燃烧效率，同时还具备较高的安全性和可靠性。
本文将详细介绍高温气冷堆的工作原理。
高温气冷堆的核燃料是以富集铀或钚等核材料制成的小型球体，被称为“球形颗粒堆”，这些颗粒由包层材料包围，形成可在高温下工作的燃料元件。
燃料元件堆叠在一起形成一个燃料堆芯。
在堆芯外部，布置有气体冷却剂，通常使用大气中常见的氦气作为冷却剂。
由于氦气无毒、无腐蚀性、低密度等特点，使得高温气冷堆具备了较高的安全性和可靠性。
高温气冷堆的工作过程包括燃料核裂变产生热能、热能转化为动能、动能转化为电能等多个步骤。
首先，燃料堆芯中的核燃料颗粒发生裂变反应，产生大量的热能。
这些裂变反应会持续引发新的核裂变反应，使得燃料堆芯内的温度升高。
然后，燃料堆芯内的热能会传导到燃料元件表面的包层材料中。
包层材料具有较低的热导率，能够有效地阻止热能向外传递，使得燃料堆芯温度不断上升。
接下来，燃料堆芯外的氦气冷却剂会通过管道进入堆芯内，吸收燃料元件表面的热能。
在这个过程中，氦气会被加热，温度逐渐升高。
随后，加热后的氦气会流出堆芯，通过热交换器与其他工质进行热交换。
热交换器中的工质（通常是水）会受热变成蒸汽，然后推动涡轮发电机转动，将热能转化为动能。
最后，动能通过涡轮发电机转化为电能。
这样，从核裂变产生的热能最终转化为了实用的电能。
高温气冷堆的这一工作过程具备多重安全性措施。
首先，堆芯材料和冷却剂均为无毒无腐蚀性材料，避免了放射性物质泄漏和腐蚀问题。
其次，高温气冷堆具有自动关闭和冷却功能，一旦超温或故障发生，系统会自动停止工作并冷却下来。
此外，高温气冷堆还具备较高的热效率，能够更好地利用燃料资源，减少对环境的影响。
综上所述，高温气冷堆是一种基于气冷技术的新型核反应堆。
高温气冷堆的优缺点
高温气冷堆的优缺点高温气冷堆是一种独特的核能技术，与传统的水冷堆不同，高温气冷堆将燃料元件中产生的热量通过气体而不是水进行传递和冷却。
高温气冷堆具有许多优点，但也存在一些缺点。
首先，高温气冷堆具有较高的热效率。
由于高温气冷堆运行时的工质是气体，相对于水，气体可以容纳更多的热量，因此可以更高效地转化为电能。
这使得高温气冷堆能够提供更高的电力输出，提高了核能的利用效率。
其次，高温气冷堆可以更好地适应变化的负载需求。
传统的水冷堆的运行速度和功率输出相对较慢，需要较长的启动和停机时间。
而高温气冷堆的启动和停机时间较短，能够更快地响应负载需求的变化，并且可以通过调整反应堆的功率输出来满足不同的电力需求。
这使得高温气冷堆在应对电网上的负荷波动和需求峰值方面更具灵活性和适应性。
第三，高温气冷堆具有较高的安全性和可靠性。
传统的水冷堆需要水冷剂的循环和压力控制系统，容易发生泄漏和爆炸等安全问题。
而高温气冷堆采用的气体工质能够在高温下稳定工作，不容易引起爆炸和泄漏等问题，降低了安全风险。
另外，高温气冷堆还具有自稳定和自动关机的特性，一旦出现异常情况，高温气冷堆能够及时停机，减少进一步的危险。
然而，高温气冷堆也存在一些缺点。
首先，高温气冷堆的建设和运营成本相对较高。
由于高温气冷堆需要采用特殊的材料和技术来应对高温和压力环境，建设和维护成本较高，这导致其在商业应用上的成本较高。
其次，高温气冷堆的核废料处理和存储问题仍然存在挑战。
高温气冷堆虽然对核燃料的利用率更高，但在运行过程中仍然会产生大量的核废料。
这些核废料的处理和储存需要采取安全可靠的措施，以确保对环境和人身安全的保护。
最后，高温气冷堆的建设和使用可能会引发公众对核能的担忧和反对。
由于核能与核武器以及核事故等风险关联密切，高温气冷堆的建设和使用可能会引发公众对核能的担忧，并产生反对的声音。
因此，高温气冷堆的推广和应用也需要积极引导公众的理性认知和参与。
综上所述，高温气冷堆作为一种新型的核能技术，具有较高的热效率、适应性、安全性和可靠性等优点，但也存在建设和运营成本较高、核废料处理和储存问题以及公众担忧等一些缺点。
高温气冷堆原理
高温气冷堆原理高温气冷堆（HTGR）是一种新型的核能反应堆，其核心原理是利用高温气体来驱动温度较高的热交换器，并产生高温蒸汽以供发电或其他应用。
HTGR是目前最具有发展潜力和安全可靠性的核能反应堆之一，本文将重点介绍其原理和应用。
高温气冷堆主要由燃料元件、反应堆压力容器、热交换器、气轮机以及辅助系统组成。
燃料元件是核反应的关键部分，它通常由燃料微球组成，每颗微球都包裹在一个由防腐蚀材料制成的包层中。
这种设计可以提高堆芯的安全性，并降低核燃料的溶解和泄露的风险。
在高温气冷堆中，燃料微球被装载在一系列的蜂窝状燃料矩阵中，形成一个核反应区。
当中子被释放并与燃料微球进行碰撞时，会引发核裂变反应，释放出大量的热量。
这些高温气体通过热交换器传递给工作介质，并进一步驱动气轮机发电。
热交换器是高温气冷堆的核心部件之一，它能够有效地传递燃料中释放出的热量，并将其转化为可以用于发电的热能。
热交换器通常采用管壳式结构，其中高温气体通过壳侧传递，而工作介质则通过管侧传递。
通过这种方式，高温气体的热能能够直接传递给工作介质，从而实现高效率的能量转换。
气轮机是高温气冷堆发电系统的关键组件，它将通过热交换器传递给工作介质的热能转化为电能。
在气体进入气轮机之前，通常会经过多级压缩，以提高气体的压力和温度。
当气体进入气轮机后，叶片会受到气流的推动而旋转，从而带动发电机产生电能。
由于高温气冷堆运行时产生的气体具有较高的温度和压力，因此可以实现高效率的发电。
高温气冷堆除了可以用于电力发电之外，还可以通过热解过程产生氢气。
热解是将高温气冷堆的高温气体通过特定的催化反应转化为氢气的过程。
这种方式不仅可以提高氢气的产量，而且还可以将高温气冷堆的热能充分利用，实现能源的高效转换。
高温气冷堆具有多种优点和应用前景。
首先，高温气冷堆的燃料元件可以高效地防止核燃料的溶解和泄露，因此具有很高的安全性。
其次，高温气冷堆能够产生高温的热量，可以广泛应用于化学工业、石油加工和其他高温要求的工业领域。
高温气冷堆
1.技术简述模块式高温气冷堆按照堆芯结构的特点，可以分为球床堆和棱柱堆两大类型。
球床堆采用球形燃料元件，利用球在反应堆堆芯中的缓慢移动实现不停堆连续换料。
我国高温气冷堆核电站示范工程（HTR-PM）球形燃料以二氧化铀为核芯，外面包覆热解碳和碳化硅层，形成0.92mm直径的包覆颗粒燃料。
大约12000个包覆颗粒燃料与石墨一起被填充在1个直径60mm的燃料球中。
☝ HTR-PM球形燃料元件结构反应堆堆芯中大约有4.2×105个燃料球，直径为3m，高为11m。
堆芯周边的反射层是耐高温的石墨。
冷却剂氦气从反应堆顶部流过堆芯，然后通过一个内衬保温材料的同轴双层连接结构，流到一个和反应堆肩并肩布置的蒸汽发生器。
☝模块式高温气冷堆的一个反应堆模块冷却后的氦气由布置在蒸汽发生器壳顶部的氦气循环风机加压后通过同轴连接结构的外层流回反应堆，形成一个封闭的反应堆——回路循环。
新燃料元件由顶部装入堆芯，从底部卸料管卸出。
卸出的燃料元件如果未达到预定的燃耗深度，则再送回堆内使用。
一个反应堆和一台蒸汽发生器构成了一个高温气冷堆反应堆模块。
在中国的200MWe HTR-PM中，每个反应堆模块热功率为250MWt。
HTR-PM设计有2个模块，向1台蒸汽轮机供应蒸汽，发电功率为210MWe。
3.HTR-PM工程的考验HTR-PM的核心设备及系统可归纳为九大设备和系统：反应堆压力容器、主氦风机、蒸汽发生器、堆内金属构件、控制棒、吸收球、燃料装卸、氦净化和乏燃料储存，其中大多数为世界首台（套）。
HTR-PM工程于2012年12月9日正式开工，核岛浇筑第一罐混凝土。
2015年现场土建工程全部完成，厂房封顶，设备开始入场安装和调试。
在清华大学建成了年产1×105球的中试生产线，完成了生产设备和工艺定型。
商业规模年产3×105球的球形燃料元件商业化生产厂在内蒙古包头市中核北方核燃料元件有限公司进行建设，2013年3月开工，2016年8月开始正式生产。
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第七章
高温气冷堆
HTGR
1
世界各种堆型核电机组一览表
堆型
压水堆 沸水堆 各种气冷堆 各种重水堆 水冷却石墨堆 快中子增殖堆 总计
机组
256 92 32 43 13 2 438
功率（GW）
228 80 11 22 13 0.8 354
2
第四代先进核能系统－六个入选堆型：
– – – – – –
超高温气冷堆 气冷快堆 钠冷快堆 超临界水堆 铅/鉍冷快堆 熔盐堆
反应堆 堆芯
4 高压压气机 透平
发电机
控制阀 回热器 2 6
2b 间冷器
2a 低压压气机
预冷器 1
HTR-10GT流程图
36
示范电站－HTR－PM
球床,环形堆芯 458MWth / 195MWe 蒸汽透平
（中心石墨柱）
60 年寿期
燃料富集度: 9.45% 失压失冷（ DLOFC）: 1465 C <1600 C
1 热中子吸收截面小
2 高温下有较好的机械性能和稳定性 3 抗热震性能好
24
HTGR冷却剂系统
两个循环回路： 二次侧微放射性，
冷却剂选择 氦气的原因：
1 化学惰性 2 核物理性能 3 容易净化 4 传热性能和载热性能好 5 其它优点
缺点：
密封系统
25
HTGR特点
1 高温高效 2 高转换比
3 安全性高
3
第四代先进核能系统－高温气冷堆 模块式高温气冷堆：日本、中国领先 高温堆＋氦气透平＝未来高温堆 南非、美国、法国、俄罗斯、韩国等 都开 始投入研究，准备建堆。 中国的领先地位将受到挑战。
4
高温气冷堆发展历史
气冷堆是反应堆发展史上最早的堆型
第一代气冷堆－Magnox型气冷堆： 石墨为慢化 剂，CO2气体为冷却剂，金属天然铀为燃料，镁 诺克斯(Magnox）合金为燃料棒的包壳材料。 1956年英国建成50MWe气冷堆电站，商用化。 70年代初期，在英、法、意、日和西班牙等国建 造36座，总装机容量达到8.2 GW（电）。
2000 1500 1000 500 0 -300
Speed (rpm)
Power(kw)
2500
power(kw)
34
十五－863项目
－HTR-10GT
氦气透平 电磁轴承 （ 15000 r/min 转子动平衡 两阶弯曲临 界 研发2002 － 2007年
一期工程
透平发电系统
35
3
13
高温气冷堆－模块式
小型化＋具有固有安全特性 技术上：安全停堆，燃料温度1600℃以下； 经济上：以模块式组合、标准化生产、建造时 间短、投资风险小。 可与其他堆型核电站相竞争。
近20年来，模块式高温气冷堆由于安全性好，能够适应 广大能源市场（供电、供热）的需要，已成为国际高温 气冷堆技术发展的主要方向，重新引起国际核能界和工 业界的重视。
“十一”五863高温堆制氢： —10兆瓦高温气冷堆＋制氢 装置
核能制氢： －标准反应堆模块 ＋制氢＋发电 －不排放此此CO2 －和化石能制氢相竞争
2000
2005
20温堆项目－廿年历程
HTR-10 － 863计划（跟踪技术）
HTR-10GT –863计划（跨越发展） HTR-PM – 重大专项（自主创新）
5
第二代气冷堆－改进型AGR
包壳：镁铍合金 不锈钢 ， 燃料：天然 2%UO2， CO2温度400℃ 670℃。 1963年英国建造32MWe原型堆， 1976-1988年，运行的AGR共有14座，8.9GW。 尽管AGR在性能上比Magnox堆有了很大改进，但 由于受到 CO2 与不锈钢元件包壳材料化学相容性的限 制 (690 ℃ )，使出口温度难以进一步提高，再加上功 率密度低、燃耗低的限制，使其仍难以和压水堆在经 济上竞争 。
6
高温气冷堆－设计概念的提出
1944 / USA
Daniels‘
SECRET REPORT
on an
HTR PEBBLE PILE
7
高温气冷堆－关键技术的突破
氦气－冷却剂 全陶瓷型的热解炭涂敷颗 粒作燃料（技术突破）
1960 / UK HUDDLE PATENT:
TRISO
COATED PARTICLE 8
经济竞争性--- 简单安全系统 批量建设（1300$/kW） 提高单机功率 （458MW），还能大吗？ 固有安全性
–
事故最高燃料温度 < 1600°C，被动安全， 在高单机功率时还能 体现吗？
成熟技术 – HTR-10 经验，燃料元件 – 采用成熟蒸汽透平经验 商业运作方式 华能集团，中核建，清华大学联合公司＋地方 推进HTR－PM项目
腔室混凝土
堆芯
表面冷却系统
17
高温堆－用途
模块式高温堆建造周期2—3年，建造成本和电 价：1300美元/千瓦，3.3美分/度。 出口 950℃，发电效率高，蒸汽循环 40% 左右， 氦气循环48%左右。 高温堆安全、经济好，广泛用途： 开采稠油和炼制石油， 生产各类化工产品， 煤气化、液化， 制氢、甲醇等等。
21
柱形元件 棱柱块上 开有燃料 孔和冷却 剂孔，控 制棒孔， 控制毒物 孔，装卸 孔。
22
HTGR堆芯结构特点
按照石墨燃料元件的结构形式分为： 1 球床堆
2
棱柱堆
堆芯一般为圆柱形，四周为石墨反射层，反射层 外为金属热屏，整个堆芯装在预应力混凝土压 力壳内。
23
HTGR慢化剂
HTGR采用石墨作为慢化剂和主要的结构材料主要 原因：
12
高温气冷堆－模块式 客观要求
美国三里岛事故发生后，人们设法实现核反应堆的“绝 对安全”。 希望在任何事故情况下都不会发生大的核泄漏，不会危 及公众与周围环境的安全，也就是人们常说的实现反应 堆的固有安全性。
概念提出
模块式高温气冷堆就是在这样的背景下发展起来的一种 新堆型。 1981 年德国电站联盟（ KWU ）首先提出球床 模块式高温气冷堆的概念。
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HTR-PM 计划
概念设计（2002 － 2004）
标准设计（ 2004 － 2006） 示范电站（ 2004 － 2010）,
选址,工程设计, 建造, …
元件制造 （2004 － 2008）， 基于 HTR-10 技术
商用电站 （ 2010 － ……
38
39
HTR－PM 发展思考
28
我国－高温堆
廿年甘苦，尚需努力
29
我国高温堆发展思路
863： 10MW高温 气冷堆 20万千瓦级示范电站： －标准反应堆模块+蒸汽轮机 －成本1200—1300USD/kK， 经济上和脱硫燃煤电厂相当
十五“863”高温氦透 平发电： 10兆瓦高温堆+ 氦透平
高温气冷堆电站： —标准反应堆模块＋氦气直接 循环发电装置 —成本1000USD/kw，经济上 比脱硫燃煤电厂有优势
18
高温气冷堆结构特点
燃料颗粒特点： 燃料核心＋涂敷层
1 BISO 颗粒
燃料核心 ＋ 两种涂敷层
2 TRISO颗粒
燃料核心 ＋ 三种涂敷层
19
燃料元件结构特点
将涂敷颗粒分散在石 墨基体中压制成燃料 密实体，再将密实体 装入有石墨包壳组成 的各种几何形状的燃 料元件。 1球形元件：
2 柱形元件
20
TRISO 燃料元件
不易破损 耐高温
核心
包覆颗粒 燃料元件
9
高温气冷堆－实验堆
英 国 1960 年 建 造 20MWth 试 验 堆 “ 龙 堆 ” （Dragon）。 美 国 1967 年 建 成 40MWe 桃 花 谷 （ Peach Bottom）实验堆。 德 国 1967 年 建 成 15MWe 的 球 床 高 温 气 冷 堆 （AVR），并发展了具有自己特色的球形燃料 元件和球床高温堆。 这三座实验堆的成功运行，证明了高温气冷堆在 技术上是可行的。
14
两个模块式高温堆－柱状 &球形
中国－HTR10
日本－HTTR30
15
高温堆－基本特点
氦气作冷却剂 石墨作慢化材料 球形燃料元件 全陶瓷堆芯结构 连续装卸燃料 非能动余热排出 无应急冷却系统 模块化建造
16
高温堆－固有安全性
烟囱 空冷器 水箱
负温度系数大；在任何 情况下能自动停堆。 功率密度低（5-10 kW/L),热容量大，热稳 定性高。但堆芯相对大。 失冷时，余热可靠导热、 辐射及自然对流排出。 元件低于1600 ⁰C的限 值。在任何运行和事故 情况下不会发生严重事 故。
10
证明了全陶瓷性元件堆芯的现实性和可靠性 >1000度时堆芯仍能安全可靠的运行 证明了 氦气技术的现实性，
证明了堆芯结构的可靠性
11
高温气冷堆－原型堆
美国 1968 年建造 330MWe 圣 • 符伦堡（ Fort Stvrain ）电 站，1976年并网。 德国 1971 年 建造 300MWe 钍高温球床堆 THTR-300 ， 1985年并网运行。 高温气冷堆在设计、燃料和材料的发展、建造和运行方 面都积累了成功的经验，开始进入发电和工业应用的商 用化阶段。
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4 对环境污染小 可以建设在人口密集区
5 应用前景广阔
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HTGR主要关键技术
1 高燃耗的颗粒核燃料元件的制造和辐射考验
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高温高压氦气回路设备的工艺技术问题
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高 温 堆 发展定位