石墨及炭素材料高温气冷堆的开发概况

石墨及炭素材料高温气冷堆的开发概况

石墨及炭素材料高温气冷堆的开发概况

石墨及炭素材料作为中子减速材料（Moderator）及反射体（Reflector)具有优良的性能；而且作为一种成熟的工业材料，可以满足大量需求；同时作为一种结构材料，石墨及炭素材料具有足够的强度和非常好的热稳定性能。因此，成为在以高效率为目标的高温气冷堆中所使用的唯一材料。在用石墨及炭素材料作为减速材料和反射体的动力堆中，从天然铀石墨减速型的镁诺克斯（Mag-nox）炉开始，经过改良型的气体冷却堆(AGR），到现在，开发出了各种各样的高温气冷堆（HTGR），并逐步向实用化万进，如表3-24所示，以德国、美国为核心进行了多种研究开发。

在高温气冷堆中，由于用氦气作为冷却剂，用炭素及陶瓷作为燃料的包覆材料，用石墨及炭素材料作为减速材料和炉芯结构材料，可以把接近1000℃的高温热量导出炉外，热效率高达约50%。同时，由于炉芯的输出密度小、热容量大，使发生反应温度异常上升或冷却能力降低等情况，而炉芯温度的变化极为缓慢，包覆材料和炉芯结构材料不会溶化。

基于这些特性，其固有的安全性能特别好。另外，高温气冷堆也具有燃料的燃烧度极高的特性。除了发电以外，也可以期待利用煤的汽化或液化（~700℃)、水蒸气改质、铁矿石的直接还原、甲醇制造（~850℃）以及热化学法制氢（~950℃）等领域。