[科普中国]-液态金属燃料反应堆

运行方式

液态金属反应堆由反应堆、一回路、中间回路、二回路和推进轴系所组成。早期的载热剂采用熔融的金属如钠、钾、铋、铅及其合金。在一回路中用熔融金属钠循环载热，运行压力只有5～7大气压，就可获得较高的温度，装置效率较高。一回路主泵采用电磁泵，由于没有转动部件，故可靠性高。中间回路采用钠、钾作载热剂。一回路向中间回路传热是通过中间热交换器，中间回路将反应堆的热量再通过蒸汽发生器传给二回路，在蒸汽发生器中产生过热蒸汽（由饱和蒸汽进一步加热而得）。

特点液态金属堆用石墨和铍作慢化剂，用中能中子维持链式反应，其优点是燃料的消耗比热中子反应堆低。

液态金属堆的缺点是核燃料的初装量相对较多。金属钠吸收中子蜕变为钠-21，半衰期约为15小时，并生成发射高能γ的钠同位素，所以一回路的设备和管道都要屏蔽。为防止液态的金属钠在管道和设备内凝结，反应堆停堆后还需保温和加热。此外，金属钠具有强烈的腐蚀性，与水会发生剧烈反应，可能会引起爆炸和火灾。1

应用实例美国建造的洛斯阿拉莫斯熔融钚反应堆试验装置(LAMPRE)是液态金属燃料反应堆，这是快中子堆，用的燃料是把90Pu一10FeUoo合金装入金属管中的类型。由于是快堆，所以在选择燃料合金成分的时候，由中子吸收截面所带来的限制比热中子液态金属燃料反应堆(LMFa)要少。这个反应堆是用冷却剂钠进行循环的。但是在这种类型的燃料中，腐蚀(物质迁移)还是最大的问题。根据各种腐蚀试验结果，选择了添加钨的钽作为燃料管的材料。这个反应堆在1961年达到临界，到三年后停堆时为止，达到了0.7%的燃耗深度。燃料温度达到450℃以上。在与这个反应堆大致相同的时期，又制定了一个堆方案，采用了相同的钚一铁燃料、钽容器和钠冷却剂。它是增殖堆，叫做洛斯阿拉莫斯熔融钚反应堆试验装置一II(LAMPRE-1I)。计划采用铀一钼合金或具有流动性的铀一钠糊剂作为增殖材料。但是还没有到达建堆的程度。

布鲁克海文的液态金属燃料反应堆(Brookhaven L.M.F.R.)是一个由5尺高的直圆柱体石墨活性区所褪成的热中子反应堆，在圆柱体上面钻有一些垂直的孔道，井有600～1000 P.P.m.233U的铋溶液流过．燃料从活性区泵途到热交换器，井在回到活性区以前从550℃冷却到425℃。包围活性区的是增殖反应堆的再生区，它是由ThBi。化合物在铋中的悬浮液所组成。理论上的转换因子预期可以超过1，而且功率在6～7哩/千瓦·小时．主要的管道是用铁素体钢制造的。