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是不是有点烧脑。
那么,行波堆堆芯的运行过程到底是什么样子的呢?
我们可以将行波堆比作一根木棒,反应堆首次点火启动,相当于木棒顶端点燃。火焰燃烧时,放出能量,相当于裂变反应放出能量,而此时木棒被烧成木炭的部分,相当于增殖过程。
当火焰继续顺着木棒往下烧的时候,新增殖的木炭也同时开始燃烧,这时,木棒放出来的能量就由两个波次组成,其一波是木棒燃烧释放的能量,其二波是木炭燃烧放出来的热量,这两个波次的能量一前一后不断向下燃烧,直到整个木棒变成灰烬,燃烧过程才结束。
类似的,行波堆堆芯也是如此,裂变反应顺着堆芯向下行走,与此同时,增殖区内新生成的裂变核素也随后开始进行裂变反应。反应堆的能量由第一波裂变能和第二波新增殖的裂变核素的裂变能两部分组成,这两个波次的裂变反应一前一后,不断向堆芯下部扩散,直到整个堆芯燃烧殆尽,裂变过程才会结束。
由于这种快堆能量由两个波次组成,且一前一后向堆芯下部前行,所以这种快堆就有了“行波堆”这个名字。
行波堆堆芯燃烧过程
还有一点不得不提,行波堆的这种燃烧方式,与ADS技术的重核嬗变过程极为相似,大量长周期放射性重核元素将在此过程中嬗变为轻核,短周期放射性元素。大大降低了乏燃料废除的处理难度。
从行波堆的燃烧过程我们可以看出,这种反应堆的以下几个优点。
其一、这种快堆可以实现几十年不换料,理论上,由于核能极大的能量密度,且不断产生新的裂变核素,行波每年向堆芯下部前进不过十几厘米,一次装料,就可以满足几十年的发电需求。
其二、行波堆在燃烧过程中,不仅通过增殖实现了燃料的高效利用,还在裂变过程中实现了重核的嬗变,因此,行波堆的乏燃料中长周期重核放射性核素将大大减少,使得乏燃料后处理不再成为核电发展的掣肘。
以上两个优点使得行波堆成为了一种革命性的新能源技术,谁在这项技术上拔得头筹,谁将会改写人类的历史。
对于世界首富来说,钱只是一个数字,相比金钱,比尔盖茨更在乎的是他将在人类历史上留下的名声,而行波堆,正是比尔-盖茨实现此抱负的一个机会。为此,比尔-盖茨倾注了大量的心血。
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