[科普中国]-动力增殖反应堆

动力增殖反应堆的基本概念是它能显著地提高转换效率；甚至使转换比大于1。更准确地说，人们感兴趣的是动力增殖堆的“增值比”、即产生的易裂变原子数与消耗掉的该种易裂变原子数之比。这个定义比转换比的定义更为确切（转换比的定义中是不分易裂变材料的类型的），并且能适用于增殖反应堆，因为增殖反应堆的装料和增殖的燃料基本上是同一种材料。大于1的含意就是说，能生产出足够数量的易裂变材料，即可以弥补在堆内消耗掉的材料，还可以给新建的反应堆提供燃料1。 ·

概述假使当前使用热堆，以及核发电量迅速增长的情况继续发展下去，我们对铀资源的估计又是合适的，那么随着时间，我们肯定需要有动力增殖反应堆。动力增殖反应堆的基本概念是它能显著地提高转换效率；甚至使转换比大于1。对一个核增殖系统来说，程倍增时间是一个重要的数据，它的定义是把初始装料翻一番所需要的时间。也就是说，经过这段时间以后，第一座反应堆中所生产的过剩燃料足以装载第二座反应堆。假定生产的电能简单地与裂变掉的原子核总数成正比，那就很容易地知道倍增时间与增殖比的关系1。

类型实际上，动力增殖堆有两种： "热中子"增殖堆，用钍循环使其获得的燃料与消耗的燃料相当或更多，另一种是“快中子”增殖堆，保证不使中子慢化，因而能利用在快中子谱条件下η值（燃料中每吸收一个中子所产生的中子数）较高这一特点。这时η值比2大，因而容易实现增殖。然而，由于快中子裂变截面远比热中子小，这会增加链式反应的一些困难，因此需要应用较高浓度的易裂变材料，才能更好地利用中子；其结果是，快中子增殖堆的堆芯一般是十分紧凑的。使用的易裂变材料的浓缩度达到15%或者更大一些2。

轻水增殖反应堆轻水增殖反应堆（简称LWBR）本质上仍是一种压水堆，除了慢化剂和冷却剂仍采用轻水外，轻水增殖反应堆的新颖之处是除了依靠钍循环以外，它不采用中子毒物作控制部件。虽然仍使用硼毒物作为后备停堆系统，但在正常运行情况下是不用的。依靠浓缩度比平均值高的燃料组件在堆芯中进、出，而对反应堆进行控制。这相当于改变堆芯结构，也就是改变中子增殖系数，因而避免了控制棒毒物所造成的中子损失。可以这样推测，从堆芯中抽出高浓缩度（约6%）的燃料组件，被钍所吸收的中子便增多了，因为在固定的燃料组件中，钍的含量更多。因此，可移动的组件控制了裂变事件与转换事件的比值，可以使增殖系数维持为12。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所