SCWR

✍ dations ◷ 2025-04-24 18:55:06 #SCWR

超临界水反应堆（英语：Supercritical water reactor，缩写：SCWR）是一种第四代反应堆设计，使用超临界水作为工作流体。超临界水反应堆也是一种轻水反应堆（LWR），但是工作流体运作于较高的温度与压力，采取类似沸水反应堆（BWR）的单次循环和类似压水反应堆（PWR）的单一相态运转机制。BWR、PWR与超临界蒸气锅炉皆是已实证过的技术。由于SCWR具有较高的热效率与简单的设计结构，成为倍受关注的新式核反应堆系统。SCWR以超临界水作为中子减速剂与冷却剂。当水在临界点以上时，蒸气与液体的密度会相同且无法区隔开来，因而毋须加压器与蒸气产生器（PWR），或是蒸汽喷射器、内循环泵、气分离机与干燥器（BWR）。这也可避免水沸腾，产生混乱的空泡，使密度与减速效果下降，这种情形在轻水反应堆中会影响水流与热传，甚至使能量不易预测与控制。因此SCWR的新式结构可以减少建筑成本和改善安全性。SCWR的中子能谱仅部分慢化，使之在某些时刻变成快中子反应堆。这是因为超临界水本身的密度与减速效应都较普通水稍低，但有较好的热传性。在一些快中子能谱设计中，水作为堆芯外部的反射层，或作为中子部分减速之用。快中子能谱有以下优点：堆芯装载的是如同BWR的传统多捆束状结构的核燃料，可减少温压变化导致的不均匀热点分布。浓缩铀燃料的浓度较高，以抵消外层屏蔽所吸收中子的负面影响。因为会被腐蚀而起不了作用，所以束状燃料外部并无包覆锆化合物层，改采不锈钢或镍合金。而燃料棒必须能够承受超临界环境或突发的能量波动，设计时考量了4种突发状况：脆断、屈曲腐蚀、高压毁损和潜变。为了减少腐蚀，我们加入氢气至水中。也有人想出高温气冷式反应堆BISO的概念，利用抗蚀材料碳化硅包覆铀燃料外层。SCWR也如同PWR使用控制棒控制核反应进行。SCWR内部材料所承受的运作环境较LWR、LMFBR与超临界蒸气锅炉严苛，因而需要较高品质的堆芯材料（尤其是核燃料外部包覆层）。除此之外，一些元素也会因为吸收中子而活化产生放射性，例如：59Co吸收一个中子变成60Co，后者会放出强烈伽玛射线，所以钴不适合作为反应堆的合金材料。研究与发展方向：

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