高温气冷堆间接联合循环热力学分析

高温气冷堆的堆芯出口温度能达到 950℃ ,可以耦合各种动力转换系统。间接蒸汽 /气体透平联合循环是一个技术发展方向。基于现有的高温堆和动力转换部件技术发展水平 ,提出了四种循环方案 ,分析比较了循环效率。同时 ,对影响循环效率的重要因素做了分析。由蒸汽循环和带有预冷器的氮气透平循环构成的间接联合循环可以作为首选方案。堆芯出口温度为 950℃时 ,循环效率可以达到 4 7%以上。     

高温和超高温气冷堆动力转换方案研究

动力转换单元是高温和超高温气冷堆的重要组成部分。本文对高温和超高温气冷堆的动力转换单元进行研究。从4个关键参数（反应堆出口温度、反应堆入口温度、压缩比和主蒸汽参数）入手，对5个循环方案进行比较分析。综合考虑各种工程因素，上位循环为简单氦气透平循环、下位循环为有再热的蒸汽轮机循环的联合循环方案是具有竞争力的，其中下位循环在高温气冷堆范围是亚临界参数循环，在超高温气冷堆范围是超临界参数循环。联合循环可实现高温和超高温气冷堆热量的高效率转化，且反应堆入口温度在反应堆压力壳材料允许的范围内，具有足够的安全性。     

高温气冷堆联合循环发电的初步分析

对模块式高温气冷堆的氦气轮机与汽轮机联合循环方案以及氦气轮机进行初步的分析 ,揭示高温堆联合循环发电的一些基本设计特点     

高温和超高温气冷堆动力转换方案研究

动力转换单元是高温和超高温气冷堆的重要组成部分。本文对高温和超高温气冷堆的动力转换单元进行研究。从4个关键参数(反应堆出口温度、反应堆入口温度、压缩比和主蒸汽参数)入手,对5个循环方案进行比较分析。综合考虑各种工程因素,上位循环为简单氦气透平循环、下位循环为有再热的蒸汽轮机循环的联合循环方案是具有竞争力的,其中下位循环在高温气冷堆范围是亚临界参数循环,在超高温气冷堆范围是超临界参数循环。联合循环可实现高温和超高温气冷堆热量的高效率转化,且反应堆入口温度在反应堆压力壳材料允许的范围内,具有足够的安全性。     

高温气冷堆简化型联合循环特性研究

高温气冷堆具有900~1000℃的出口温度而使其具备采用联合循环发电的潜力。在典型高温气冷堆氦气 蒸汽联合循环中,氦气回路多采用预冷器等设备以降低压气机入口温度和压缩功,但这也使反应堆的入口温度过低而影响联合循环效率的进一步提高。为提高循环效率,对联合循环中的预冷器对循环效率的影响进行了热力学分析,提出了联合循环中是否需设置预冷器的判据,并根据这一判据提出了一种简化型联合循环,即无预冷器的联合循环。简化型联合循环的优化结果表明,在950 ℃的反应堆出口温度下,其循环效率可达52.2%,较典型联合循环的效率提高了1.4%,较回热循环的效率提高了1.7%。与回热循环相比,在反应堆出口温度较高而其入口温度要求较低的工况下,简化型联合循环更具有优势。     

模块式高温气冷堆超临界循环一次再热方案研究

基于模块式高温气冷堆先进技术和超临界蒸汽动力循环先进技术,研究了高温气冷堆模块与超临界蒸汽动力循环耦合配置方案。结合超临界热力循环理论及模块化高温气冷堆的特性,研究了超临界热力循环方案及相应的循环参数。针对标准一次再热循环,研究了反应堆模块与汽轮机组匹配模式;计算了循环可能达到的效率,并与先进压水堆效率进行了比较。结果表明：模块化高温气冷堆超临界循环效率比压水堆电厂约高30%。本研究结果可作为高温气冷堆超临界循环电站概念设计的理论基础,为进一步的技术研究与方案设计提供依据。     

商用高温气冷堆联合循环方案研究

本文针对高温气冷堆动力转换单元设计了3种联合循环方案,并将3种循环方案在反应堆出口温度900℃的情况下与闭式Brayton循环进行比较。结果表明:闭式Brayton循环在反应堆出口温度较高时,相应反应堆入口温度也较高,这受到反应堆压力壳材料限制,且所需压气机压比较大;联合循环方案的反应堆入口温度低于370℃,反应堆压力壳可使用SA533钢材,无需内壁冷却,且所需压气机压比较小。方案比较显示,提高联合循环效率需增加下位循环出力。方案3的上位循环是简单Brayton循环,下位循环是再热Rankine循环,循环效率可达50.1%。     

球床式高温气冷堆MOX燃料循环优化

与压水堆相比,球床式高温气冷堆能在堆芯结构不做明显改变的情况下采用全堆芯装载混合氧化物（MOX）燃料元件。基于250 MW球床模块式高温气冷堆堆芯结构,设计了4种球床式高温气冷堆下MOX燃料循环方式,包括铀钚混合的燃料球和独立的钚球与铀球混合装载的等效方式,采用高温气冷堆设计程序VSOP进行分析,比较了初装堆的有效增殖因数、燃料元件在堆芯内滞留时间、卸料燃耗、温度系数等主要物理特性。结果表明：采用纯铀和纯钚两种分离燃料球且铀燃料球循环时间更长的方案,平均卸料燃耗较高,总体性能较其他循环方式优越。     

高温气冷堆和轻水堆超铀元素管理特性研究

乏燃料中长寿命锕系元素对环境造成长期潜在危害,本文研究球床高温气冷堆不同燃料循环中超铀元素的产生和焚烧特性。在250 MW球床模块式高温气冷堆示范电站HTR-PM铀钚循环的乏燃料中提取铀和钚作为核燃料,设计了PuO₂和MOX燃料元件,将新设计的燃料元件重新装入与HTR-PM相同结构和尺寸的堆芯,分别形成纯钚燃料循环和MOX燃料循环。采用高温气冷堆物理设计程序VSOP,研究了高温气冷堆一次通过燃料循环和不同闭式燃料循环的超铀元素焚烧特性,并与轻水堆燃料循环结果进行比较和分析。结果表明：高温气冷堆一次通过燃料循环超铀元素生成率约为轻水堆的1/2;高温气冷堆闭式燃料循环能有效嬗变超铀元素。     

高温气冷堆氦气透平直接循环发电技术进展

模块式高温气冷堆是一种先进的、具有固有安全性的新型反应堆，其冷却剂氦气的出口温度可高达９５０℃，可以采用气体透平发电技术，以提高发电效率。美国和南非分别提出了两种高温气冷堆氦气透平直接循环发电方案。他们所使用的氦气透平技术主要基于现在的重工业燃气透平技术和航空发动机技术。本文介绍了这两种技术的区别及氦气透平机设计制造中存在的问题。同时认为由于气体透平的效率比蒸汽透平高得多，所以氦气透平直接循环发电