考虑到技术成熟度,核动力航母的堆型,如果近期开建,铀基压水堆几乎是必然选择

【本文来自《再谈钍堆上舰》评论区,标题为小编添加】

1.液态燃料熔盐堆增加冷却熔盐回路的原因就是隔离放射性:如果取消冷却盐回路,流经一二回路换热器的一回路熔盐(燃料盐)发出的缓发中子,会导致做功回路的工质(水/CO2)被中子活化带上放射性,进一步造成做功涡轮沾染放射性,导致涡轮维护的复杂性和成本大增(类似于沸水堆的问题)。因此除非使用不会被中子活化的工质(如氦气),通常都会增加一个冷却盐回路。冷却盐一般就使用载带盐(以简化通道材料选择和热工设计),受中子照射也会活化,但只会发生衰变不会放出中子,也就不会进一步活化做功回路工质。另外,在熔盐堆冷却剂出口温度范围内(700°C上下),sCO2布雷顿循环相比蒸气兰金循环优势更大,是做功回路更好的选择。

2.液态燃料钍基熔盐堆(TMSR-LF)在民用船舶核动力方面优势很大:安全;停堆后衰变热小;最关键的是,出于防扩散需要,民用船舶动力显然不能使用武器级铀(通常要求235U丰度低于20%),使用钍铀循环边增殖边消耗,可以显著减少堆外易裂变材料的数量。如果不计在线后处理系统,TMSR-LF的功率密度远大于压水堆,因此成熟后上船的最大工程问题是在线后处理系统的小型化。当然,考虑到民用运输船的工作特点(几个月内即可回母港),也可以对在线后处理系统进行简化,比如可以保留鼓泡(除氙和难溶裂变产物)、氟化挥发(回收铀,PS:过程中产生的HF用石灰乳之类的吸收固定就好了,由于总量很少,并不是大问题)、减压蒸馏(回收载带盐)工艺段(这几个工艺段的设备体积都不大),取消电化学分离(分离回收钍、分离镤233、分离其它裂变产物等)段,仅将减压蒸馏得到的固态混合盐装入铅桶中暂存,回到母港后送到后处理厂进一步处理。此方案需要额外带一部分增殖盐和燃料盐,但数量不大(10kg到100kg量级)。

3.个人观点:赞同作者关于近期最重要的是批产003改进型,核动力航母根据当前技术成熟度和长远需要决定是推迟到10~15年后再开建,或是建1、2膄试验型用于积累运行经验。

4.个人观点:考虑到技术成熟度,核动力航母的堆型,如果近期开建,铀基压水堆几乎是必然选择,但可以考虑优化换料设计,或是采用多个(便于整体更换核岛的)模块化小堆,倒不一定非得使用高浓铀甚至武器级铀;如果10~15年后再开建,个人更看好长寿期设计的一次通过型模块化铅冷快堆(燃料可以考虑高浓铀、高丰度MOX、钍铀/钍钚混合等方案),且可以考虑与潜艇用堆通用:铅冷快堆功率密度高、自循环能力强、冷却剂出口温度高,功率调整速率高,同时毛子有较丰富的运行经验可以借鉴,国内也已建成多个液态金属实验回路,解决液态铅与结构金属的相容性问题应该花不了太多时间。实现模块化后,潜艇可以用1~2台(1拖1或2拖1),航母可以用2~6台(1拖1或2拖1或3拖1)。

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