1244章 高溫氣冷堆！

  這種核燃料球裏麵最核心的是二氧化鈾顆粒，要將這種比鉛筆芯還要小的顆粒和反應後產生的產物牢牢地封印起來，最高還要耐受1600℃的高溫，包覆顆粒的外殼材材料和製備工藝都是極為困難的。


  西德當初將核燃料生產線送給紫光大學後，後者就一直在這種球床堆高溫氣冷堆技術上進行研發。


  德意誌在建造的的兩座球床堆核高溫氣冷堆實驗堆上麵出現了不少的故障，主要的缺陷是一回路被與石墨粉塵混在一起的金屬裂變產物嚴重汙染，原本這些核元素是不應該從燃料球裏麵跑出來的，但是這種德意誌設計的球床堆是建立在石墨球流動摩擦力非常小的基礎上，但是石墨球在氦氣環境下的潤滑特性方麵研究並不是很透徹。


  當兩座實驗堆在建立起來後一直缺乏在堆芯內設置堆內測量裝置，所以無法精確測量出堆內的溫度和中子注量率。


  當時在實驗堆關閉之前都都還沒有解決這個測量難題，隻能用向反應堆裏麵內裝接近200顆內裝一組熔絲的溫度監測球來進行溫度的測量。


  當然，這些監測球隻能記錄下它們所經曆過的最高溫度，並不能給出堆芯內燃料球溫度的空間與時間分布，而且監測球投放後一年多後才得到第一批報警結果。


  對流出堆芯的監測球的檢查發現有相當大部分的球內熔絲已經完全熔斷，這就表明堆芯局部溫度已超過1700多度，遠超過先前的計算值。正是如此高的溫度讓核燃料球裏麵的核元素跑了出來，如果不解決這種堆芯溫度不均勻的問題，給核燃料球包再多的外殼都沒用。


  為了解決這個問題，紫光大學方麵也是進行了研製了一套高溫氣冷堆堆芯全尺寸球床等效導熱係數測量實驗裝置,可進行靜態石墨球床在真空及氦氣條件下的等效導熱係數測量實驗，通過大量的實驗也是將球床堆高溫氣冷堆之前中心體超溫情況、升降溫過程等建立了理論模型，重新對球床堆的結構重新進行了設計。


  另外紫光大學對核燃料球本身也是進行了重新設計研製，這中間紫光大學也是向華興科技集團公司定製了不少的特殊設備，並且還參與了一些工藝技術的製定。


  雙方共同開發了一種全陶瓷三重各向同性包覆技術，也是目前最先進的包覆技術。


  二氧化鈾核芯上要用化學氣相沉積法包覆四層材料，最內層是疏鬆熱解碳層，負責吸收氣態的核反應產物和緩解應力，其外有兩層致密熱解碳層和一層碳化矽層。


  華興科技集團公司在高精密加工工藝這方麵技術是國內最厲害的，並且為紫光大學提供了高純度的石墨和碳化矽材料。


  通過實驗，采用這種包覆工藝後的核芯可以在1800度的高溫下持續450個小時的連續考驗下依然可以保持完好，無破損，有效防止放射性物質泄漏。


  這種新工藝比之前德意誌的工藝研製出來的核燃料核芯性能要高出很多，最大限度地保證了核燃料裏麵核芯的安全性。


  “穿衣”後的包覆顆粒和基體石墨粉被注入模具，經過預壓成為直徑5厘米的芯球。之後，其外要再包裹一層5毫米厚的石墨球殼，最終成形為直徑6厘米的燃料球。這層石墨球殼被稱作“無燃料區”，是阻止核芯放射性物質泄漏的又一道屏障。


  經過一係列工藝加工，核燃料球可以經受4米高度跌落1800多次，遠大於50次的技術指標要求，保證了內部核燃料的可靠密封。


  核芯的包覆技術隻是其中的一步，大量的核芯還需要用包裹成芯球，外麵還要包裹上一層強化的石墨外殼，這裏麵的工藝也是非常複雜，而且要用到壓力達到300兆帕的等靜壓設備、真空爐、高精密車削機床、機器手臂等設備。


  這些設備都是基本上是華興科技集團公司捐贈的。


  當然，紫光大學也是為華興科技集團公司提供了不少的核技術人才和技術專利。


  紫光大學新研製的球床堆高溫氣冷堆解決了核元素泄露的問題和超高溫問題，也是讓高溫氣冷堆走向了實用化，相對於絕大多數國家來講，紫光大學在高溫氣冷堆上的技術已經達到了相當高的水準，尤其是在功率和燃燒效率上，已經完全達到甚至超過了西方發達國家的水準，非常有優勢。


  雖然說高溫氣冷堆技術鷹醬在上個世紀80年代的時候是最先進的，不過在鷹醬國內核電站建設停滯後，鷹醬在這方麵的技術研發也是跟著停滯了，反而是兔子一直悶著頭在搞，現在已經走到了最前麵。


  楊傑也是運氣很好地搞到了一個持續研發釷基熔鹽堆核電技術的技術團隊，並且成功地帶到了國內，形成了國內擁有兩種技術成熟的第四代核電技術局麵。


  雖然說鷹醬在幾年前也嚷嚷著要研製包括釷基熔鹽堆和高溫氣冷堆第四代核電技術，但是真正拿出來的錢卻並不多，而且之前的技術隊伍都散了。


  相比較於釷基熔鹽堆核電技術，紫光大學隨即解決了高溫氣冷堆之前的一些技術缺陷，但是還是要麵臨壓力容器要設計很大的問題。


  盡管紫光大學設計的高溫氣冷堆效率比以前提高了不少，但是堆芯還是很大，壓力容器還是很大很重，如果高溫氣冷堆也必須建昂貴的廠房安全殼，那麽安全殼就必須建得更大，而且必須在氣密的同時提供氣冷，費用反而會更高得多。


  之前紫光大學在研製高溫氣冷堆的時候原本是想用氦氣主環路直接驅動渦輪來發電，從而獲得更好的熱效率，但是那時候用氦推動的渦輪當時沒有現成的應用，所有選擇了使用第二環路來驅動蒸汽渦輪的方案。


  不過紫光大學看到華興科技集團公司在二氧化碳超臨界發電機組取得了很大進展後現在也是砍掉了蒸汽發生器，改為了二氧化碳超臨界發電機組的設計，並且也兼容了華興科技集團公司的高溫電解製氫設備。


  盡管如此，高溫氣冷堆在造價上還是要比釷基熔鹽堆要高不少的。