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混合堆的相对优势

  快堆和混合堆一样,也是同时生产能量及核燃料的工厂。但和混合堆相比,快堆有3个缺点:第一,要有很大的初始装料,例如120万千瓦的“超凤凰”快堆,要装4吨核燃料;而混合堆不需要投入铀-235或钚-239等核燃料,可以直接用天然铀或核工业中积存下来的贫铀、乏燃料。第二,快堆倍增时间较长,要每过6年甚至30多年,才能增殖出一座相同功率的快堆用的核燃料。因此一座快堆增殖的核燃料除自身消耗外,只能在积累到一定量后,“养活”一座快堆;而混合堆生产的钚-239或铀-233,比相同功率的快堆多几倍到十几倍,因而可以用混合堆来“养活”几倍甚至十几倍于它的相同功率的压水堆或快堆;第三,快堆和压水堆一样,都要求在实现链式反应的状态下运行;而用混合堆生产钚-239或铀-233时,不需要达到实现链式反应的条件,因而有可能更加安全。

  聚变堆为了获得有益的能量输出,要求聚变产生的能量,远大于为创造实现聚变的条件而消耗的能量。混合堆只要求聚变产生的能量与消耗的能量差不多相等就可以了,因而它对聚变的要求比纯聚变堆容易些。

  目前的聚变技术,特别进展得比较快的托卡马克,虽然在个别孤立的指标上达到或接近于为设计混合堆所要求的条件,但是从工程观点来看,这些技术还远没有成熟。建造聚变-裂变混合堆的首要条件,是需要有一个聚变反应室作为堆芯,它能连续而稳定地提供大量廉价的中子。即使不能连续和稳定地运行,至少也应能按照需要周期地运行。而目前的聚变装置,都耗资巨大,虽然有可能在短暂的时间里提供相当数量的中子,却不能连续和稳定,或按照需要周期地运行。专家们估计,不经过30~40年的努力,要建造一个稳定、廉价的聚变中子源是不可能的。

  对于以磁约束实现聚变的混合堆,从聚变区逸出的离子和中子,会使聚变反应室壁受到严重的辐照损伤。反应室壁受到轰击后溅射出来的杂质,进入等离子体后又会使聚变区温度降低而熄火;对于惯性约束,反应室壁受到的γ射线及离子射线的轰击也很严重。因此研究聚变区内约束等离子和实现聚变的条件,研究等离子体与聚变反应室壁的相互作用,是研制混合堆要解决的问题。

混合堆概念的提出  混合堆的难题

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