加拿大重水鈾反應堆
加拿大重水鈾反應堆或稱「CANDU反應堆」或是「坎度堆」,是加拿大原子能有限公司、安大略水電公司和加拿大通用電氣聯手於1954年開始研發的壓水式重水反應堆。SNC-Lavalin於2011年買下CANDU反應堆的技術[1]。 CANDU反應堆使用重水當作中子減速劑和反應堆冷卻劑, 核燃料使用未經濃縮的天然鈾礦。甚至可以直接使用混合氧化物核燃料(MOX fuel)[2] 或是再處理鈾 [3] 當作燃料。CANDU反應堆利用核分裂的熱能產生電力。CANDU源自「CANada Deuterium Uranium」。
有兩種主要類型的CANDU反應堆,最初的設計大約500 MWe,旨在用於大型工廠的多反應堆裝置,以及600 MWe級的合理化CANDU 6,設計用於單一 獨立單元或小型多單元工廠。 CANDU 6機組在魁北克和新不倫瑞克以及巴基斯坦,阿根廷,韓國,羅馬尼亞和中國建成。 非CANDU 6設計的一個例子被出售給了印度。 該多機組設計僅在加拿大安大略省使用,隨着該省安裝更多機組,該機組的規模和功率不斷增加,在達林頓核電站安裝的機組達到約880 MWe。 以與CANDU 6類似的方式合理化大型單元的努力導致了CANDU 9。
原理[4]
加拿大重水鈾反應爐使用重水作中子減速劑,效率是普通的水的1700倍,而且重水吸收的中子比普通的水少。所以重水反應堆可以使用未經濃縮的鈾(0.7%鈾-235,其餘大部分的成分為鈾-238),甚至再處理鈾當作燃料。但和輕水反應堆相比,加拿大重水鈾反應爐需要更多的核燃料以達到相同的發電量。 重水也負責把核分裂的熱能傳送到蒸氣產生器,產生的蒸氣驅動渦輪發動機,再經過發電機產生電力。 加拿大重水鈾反應爐的燃料是橫的放的(平行於地面),可以在正常運轉下更換燃料,不像輕水反應堆,燃料是直的放的(垂直於地面),更換燃料前必須停機。而且橫的放的燃料在過熱時會彎曲,自然地減慢核分裂反應。
此外,加拿大重水鈾反應爐使用電磁力作為控制棒的動力,所以沒有停電的問題。
CANDU6的冷卻劑的規格[5]如下
輸入口的溫度 | 266℃ |
輸出口的溫度 | 310℃ |
輸出口的壓力 | 10MPa |
CANDU6加強版(Enhanced CANDU6, EC6)[3]
建立在CANDU6的基礎之上,配搭效率更佳的渦輪發動機。是700MWe第三代反應堆,設計使用年限為60年,每年的容量因子大於92%。可以直接使用天然鈾礦當作燃料,適用於小型規模或是中等規模的輸電網絡。
核燃料的循環
一個重水設計可以維持比輕水反應堆更低濃度裂變原子的連鎖反應,從而可以使用一些替代燃料; 例如,從已被用過的輕水堆燃料中「回收鈾」(RU)。 CANDU設計用於鈾含量僅為0.7%的天然鈾,因此含有0.9%鈾-235的RU是一種豐富的燃料。 這從鈾中進一步提取了30-40%的能量。開發中的DUPIC(直接使用廢壓縮堆燃料在CANDU中)可以在不進行後處理的情況下進行回收。 燃料在空氣中氧化(氧化),然後在氫氣(還原)中破碎成粉末,然後形成CANDU燃料顆粒。 坎杜堆也可以從更豐富的釷中生產燃料。 這種情況正在印度被調查,以利用其天然釷儲備。
甚至比輕水堆更好,坎杜堆可以使用鈾和鈈氧化物(MOX燃料)的混合物,鈈既可以來自拆解的核武器,也可以使用再加工的反應堆燃料。 再加工鈈中的同位素混合物對武器沒有吸引力,但可用作燃料(而不僅僅是核廢料),而燃燒武器級鈈則消除了核武器擴散危險。 如果目的是明確地從乏燃料中燃燒鈈或其他錒系元素,那麼建議使用特殊的惰性基質燃料,以便比MOX燃料更有效地完成此項工作。 由於它們不含鈾,這些燃料不會生產任何額外的鈈。
大事紀[6]
1954年 | Wilfrid B. Lewis 促成 Atomic Energy of Canada Limited、Ontario Hydro和Canadian General Electric Company一起研發CANDU反應堆 |
1962年 | 核能示範機( Nuclear Power Demonstration)成功驗證CANDU概念可行,包含在反應堆運轉中更換燃料,以及重水可以同時作為中子減速劑和反應堆的冷卻劑 |
1968年 | 第一座CANDU反應堆(Douglas point nuclear generating station(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館))開始運轉 |
1971年 | 皮克靈核電站A A unit 1的一號機組開始商轉。 |
1971-1973年 | 皮克靈核電站A的四座CANDU機組開始商轉 |
1972年 | 巴基斯坦的卡拉奇核電廠的一號機開始商轉 |
1977-1979年 | 布魯斯核電站A的四座CANDU機組開始商轉 |
1983年 | 加拿大的Point Lepreau核電站和Gentilly-2核電站開始商轉;南韓的月城核電站的一號機開始商轉 |
1983-1986年 | 皮克靈核電站B的四座CANDU機組開始商轉 |
1984年 | 阿根廷的恩巴爾賽核電站開始商轉 |
1984-1987年 | 布魯斯核電站B的四座CANDU機組(各915MWe)開始商轉 |
1987年 | 在加拿大工程百年的紀念活動,CANDU反應堆獲得十大成就之一的殊榮 |
1990-1993年 | 達靈頓核電站的四座CANDU機組開始商轉 |
1996年 | 羅馬尼亞的切爾納沃德核電廠的一號機開始商轉 |
1997-1999年 | 南韓的月城核電站二號機、三號機和四號機開始商轉 |
2002-2003年 | 中國的秦山核電廠三期的兩座CANDU機組開始運轉 |
2007年 | 羅馬尼亞的切爾納沃德核電廠的二號機開始運轉 |
參見
參考文獻
- ^ Government of Canada and SNC-Lavalin Group Reach Agreement on AECL CANDU Reactor Division. [2018-04-18]. (原始內容存檔於2018-01-06).
- ^ CANMOX. [2018-04-18]. (原始內容存檔於2018-04-18).
- ^ 3.0 3.1 Enhanced CANDU 6 Technical Summary (PDF). [2018-04-18]. (原始內容 (PDF)存檔於2019-03-06).
- ^ CANDU reactor. [2018-04-19]. (原始內容存檔於2018-04-19).
- ^ CANDU Reactor (PDF). [2018-04-19]. (原始內容 (PDF)存檔於2018-05-17).
- ^ CANDU History. [2018-04-18]. (原始內容存檔於2018-04-18).
外部連結
- (英文)The Evolution of CANDU Fuel Cycles and Their Potential Contribution to World Peace(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)
- (英文)Candu Energy Inc.(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)
- (英文)Organization of CANDU Industries
- (英文)CANDU Owner's Group(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)
- (英文)CBC Digital Archives - Candu: The Canadian Nuclear Reactor(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)
- (英文)Will CANDU do? Walrus Magazine(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)