高純水與超臨界水反應堆

『壹』 核能反應堆是什麼

核能是通過轉化其質量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc²，其中E=能量，m=質量，c=光速常量。核能通過三種核反應之一釋放：
核裂變，打開原子核的結合力。
核聚變，原子的粒子熔合在一起。
核衰變，自然的慢得多的裂變形式。

原子由帶正電荷的原子核和核外帶負電荷的電子組成。普通化學反應的熱效應來源於外層電子重排時鍵能的變化，而原子核及內層電子並沒有變化。另外還有一類反應的熱效應卻來源於原子核的變化，這類反應叫核反應。核反應可分為核衰變、核裂變和核聚變三大類。

為了能在正常環境下把核反應釋放的核能安全地應用到日常生活、生產中，所需要採取的設施，即核燃料和控制棒組成的反應堆，俗稱原子能反應堆。

1981年1月15日，中國第一座原子能反應堆改建成功。這座反應堆是1956年5月開始興建的，兩年後正式運轉。反應堆是使原子核分裂維持鏈式反應的一種裝置，是當時利用原子核內部能量的主要形式。反應堆釋放出的熱能可以用來發電，作為輪船、火車、飛機等的動力裝置。利用反應堆可以製造同位素和進行科學研究。中國第一座原子能反應堆的主要用途就是進行科學試驗和製造同位素。它是用鈾做燃料，用重水作慢化劑和導熱劑，所以叫做實驗性重水型反應堆。它的建成是中國開始跨入原子能時代的標志。這座反應堆的熱功率是7千至1萬千瓦。反應堆經改建後運轉正常，加強功率比改建前提高了50%，最大熱中子通量增加了一倍多，反應堆的輻照空間也增加了2.6倍，仍用低濃度鈾作為燃料。

到2030年左右，日美歐各國現在運行的核電站原子能反應堆大部分即將到期並將陸續退役。面對這種嚴峻局面，日本、歐美目前都在加緊研發新一代原子能反應堆。

例如日本東京大學正和加拿大共同研發的「超臨界水反應堆」，其冷卻劑使用「超臨界水」。這種水既具有液體性質又具有氣體性質，熱傳導效率遠遠優於普通的「輕水」。東京大學的岡芳明教授說：超臨界水反應堆「只有一般反應堆的一半大小，建設費可節約30%－40％，發電費用可降低30％」。他們開發的目標是2030年達到實用化水平。

日本原子能研究所則將開發重點放在新型增殖快堆上。這種新型增殖快堆稱為「低減速頻譜反應堆」，其原理和「文殊號」增殖快堆相同。「文殊號」快堆自1995年發生液鈉泄漏事故以來，現在仍未恢復運轉。為了增加反應堆的安全性，控制發電成本，新型增殖快堆的冷卻劑不再採用液鈉而改用水。目前，日本把這種水增殖快堆作為普通反應堆向液鈉增殖快堆過渡的一種反應堆來進行開發。有了這種反應堆，用中子撞擊核電站核廢料的鈈238就可以得到熱發電，同時也可產生能作為燃料的鈈239。

法國正在研究開發「超高溫氣體反應堆」和「氣體高速反應堆」。「超高溫氣體反應堆」利用1000℃以上的氣體，「氣體高速反應堆」則利用1000℃以下的氣體。另外，法國還在研究開發「溶融鹽反應堆」，試圖利用含鋰和鈾的高溫溶融鹽發電。

英國和日本提出的液鈉冷卻高速增殖快堆仍十分受重視，關鍵是增加了液鈉使用中的安全性。俄羅斯研究開發的是「鉛冷卻反應堆」，與液鈉相比，液態鉛的安全性要高得多。

美國自1999年開始實施「第四代計劃」，在開發新型反應堆的同時，加強了核廢料的循環再利用研究。2002年7月，美國在下述三原則的前提下決定了6種新型反應堆研究開發的方針。三原則為：1、發電成本、建設費用低廉；2、不易發生事故；3、核廢料難以轉用於武器製造。其選擇的6種新型反應堆為：超高溫反應堆、氣體高速反應堆、超臨界水反應堆、鉛冷卻反應堆、鈉冷卻反應堆及溶融鹽反應堆。

『貳』 蒸餾水，去離子水，高純水，超純水各有什麼區別

蒸餾水說的是一種工藝，但是有些揮發物質進去，不可能是純凈水
去離子水，是去除水中礦物質
高純水就是純度比較高的水，但是不可能是100%
超純水比高純水更接近100%

『叄』 第四代反應堆的反應堆類型

新式反應堆有許多新的設計想法，下方只列出最可能實用化的方案，以中子能量作區分：3種熱中子反應堆與3種快中子反應堆。其中，超高溫反應堆（VHTR）也是一種具潛力的高效產氫方式，可降低燃料電池成本；快反應堆則是能將長半衰期的錒系元素燒掉，減少核廢料，並「滋生更多燃料」。這些新式系統在永續性、安全性、可靠性、經濟性、抑制核擴散與物理防護上有大量的改善。 超高溫反應堆（VHTR）
超高溫反應堆（英語：Very high temperature reactor，縮寫：VHTR）的設計概念是運用石墨作為減速劑、一次性鈾燃料循環、氦氣或熔鹽作為冷卻劑。此設計設想出水口溫度可達1000°C，堆芯則可采燃料束或球床式。藉由熱化學的硫碘循環，反應堆高溫可用於產熱或產氫製程。超高溫反應堆也具有非能動安全系統。
第一個實驗性VHTR在南非建成（南非球床模組反應堆），但已於2010年2月停止挹注資金。[1]成本提高與難以突破的技術困難，使投資人與消費者躊躇不前。
超臨界水反應堆
超臨界水反應堆[注 1]（英語：Supercritical water reactor，縮寫：SCWR）[2]使用超臨界水作為工作流體。SCWR是以輕水反應堆（LWR）為基礎，運作於高溫高壓環境，採取直接、一次性循環。最初的設想是：採取如同沸水反應堆（BWR）的直接循環。但在改用超臨界水作為工作流體後，水便為單一相態，類似壓水反應堆（PWR）。SCWR的可運作溫度比BWR與PWR還高。
由於SCWR具有較高的熱效率[注 2]與簡單的設計結構，成為倍受關注的新式核反應堆系統。目前SCWR主要目標是降低發電成本。
SCWR是以兩種科技為基礎進一步發展而成：輕水反應堆與超臨界蒸氣鍋爐。前者是世界上大部分商轉中的反應堆類型；後者也是常用的蒸汽鍋爐類別。
液相氟化釷反應堆
熔鹽反應堆（英語：Molten Salt Reactor，縮寫：MSR）是一種反應堆類型，其冷卻劑甚至是燃料本身皆是熔鹽混和物。這有許多不同細部設計的延伸型，目前也已建造了幾個實驗原型爐。最初和目前廣泛採用的概念，是核燃料溶於氟化物中形成金屬鹽類，如：四氟化鈾（UF4）和四氟化釷（ThF4）。當燃料熔鹽流體流入以石墨減速的堆芯內時，會達到臨界質量。現行大部分設計是將熔鹽燃料均勻分散在石墨基體中，提供低壓、高溫的冷卻方式。
液相氟化釷反應堆（英語：Liquid fluoride thorium reactor，縮寫：LFTR）是一種熱滋生熔鹽反應堆，使用釷熔鹽作釷燃料循環，可在常壓下達到高運作溫度，此新式觀念已在世界上引起關注。 氣冷式快反應堆
氣冷式快反應堆（英語：Gas-cooled fast reactor，縮寫：GFR）是種快中子反應堆。利用快中子、封閉式核燃料循環對增殖性材料進行高效核轉換，並控制錒系元素核裂變產物。使用出口溫度850°C的氦氣冷卻，送入直接布雷頓循環的封閉循環氣渦輪發電。許多新式核燃料能確保運作於高溫中，並控制核裂變產物產出：混和陶瓷燃料、先進燃料微粒或錒系化合物陶瓷護套燃料。堆芯燃料會以針狀、盤狀集束或柱狀分布。
鈉冷式快反應堆
鈉冷式快反應堆（英語：Sodium-cooled fast reactor，縮寫：SFR）是以另兩種反應堆：液體金屬快中子增殖反應堆與一體化快反應堆為基礎延伸而來。
SFR的目的是增加鈾滋生鈈的效率和減少超鈾元素同位素的累積。反應堆設計一個未減速的快中子堆芯將長半衰期超鈾元素同位素消耗掉，並會在反應堆過熱時中斷連鎖反應，屬於一種非能動安全系統。
SFR設計概念是以液態鈉冷卻、鈈鈾合金為燃料。燃料裝入鐵護套中，並於護套層填入液態鈉，再組合成燃料束。這種燃料處理方式所遇到的挑戰是鈉的活性問題，因為鈉與水接觸會產生爆炸燃燒。然而，使用液態金屬取代水作為冷卻劑可以減低這種風險。
鉛冷式快反應堆（LFR）
鉛冷式快反應堆（英語：Lead-cooled fast reactor，縮寫：LFR）是一種以液態鉛或鉛鉍共晶冷卻的反應堆設計，采封閉式核燃料循環，燃料周期長。單一堆芯功率約50至150兆瓦，模組可達300至400兆瓦，整座電廠則約1200兆瓦。核燃料是增殖性鈾與超鈾元素的金屬或氮化物合金。LFR以自然熱對流冷卻，冷卻劑出口溫度約550°C至800°C。也可利用反應堆高溫進行熱化學反應產氫。

『肆』 超臨界核反堆在輸出功率上和壓水堆相同嗎兩種反應堆哪個成本高

超臨界核反應堆內，中子的產生率和消失率之間保持嚴格的平衡，使鏈式反應得以恆定的速率持續地進行下去的工作狀態。具有給定幾何布置與材料組成的堆芯或裝置能夠達到臨界所需的最小尺寸，稱為臨界尺寸或臨界大小。臨界反應堆內核燃料的裝載量，也就是維持自持鏈式裂變反應所需的易裂變物質的最小質量稱為臨界質量。一座反應堆的臨界質量通常指反應堆芯部中沒有控制棒和化學補償毒物情況下的臨界質量。反應堆的臨界質量取決於反應堆的類型、材料成分、幾何形狀和結構等條件，但對於任何一個特定的反應堆系統，它是一個確定的數值。例如，用235U作燃料的反應堆，其臨界質量可以小於1kg，大到200kg。前者是含有235U富集度為90%左右的鈾鹽溶液系統的臨界質量，後者是天然鈾石墨反應堆中所含的235U質量。反應堆的臨界條件可以通過增殖因數來表示。當反應堆的有效增殖系數大於1時。這樣的反應堆叫超臨界反應堆。

超臨界反應堆它的裂變鏈是發散的，反應堆內的中子數隨時間一直增加，相應地鏈式裂變反應率增高。

『伍』 純化水與高純水區別

高純水，是指化學純度極高的水，其主要應用在生物、化學化工、冶金、宇航回、電力等領域答，但其對水質純度要求相當高，所以一般應用最普遍的還是電子工業。例如電力系統所用的純水，要求各雜質含量低達到「微克/升」級。在純水的製作中，水質標准所規定的各項指標應該根據電子(微電子)元器件(或材料)的生產工藝而定(如普遍認為造成電路性能破壞的顆粒物質的尺寸為其線寬的1/5-1/10)，但由於微電子技術的復雜性和影響產品質量的因素繁多，至今尚無一份由工藝試驗得到的適用於某種電路生產的完整的水質標准。不過近年來電子級水標准也在不斷地修訂，而且高純水分析領域的許多突破和發展，新的儀器和新分析方法的不斷應用都為制水工藝的發展創造了條件。高純水的國家標准為：GB1146.1-89至GB1146.11-89[168]，目前我國高純水的標准將電子級水分為五個級別：Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級，該標準是參照ASTM電子級標准而制定的。
純化水為蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他適宜的方法製得供葯用的水，不含任何附加劑。性狀:本品為無色的澄明液體；無臭，無味。

『陸』 超臨界水堆的技術特性

在表11中給出了幾種主要的SCWR設計方案，以上各種方案在堆芯布置、燃料、慢化劑以及運行參數等方面都各有特點。綜合考慮，SCWR與已知的運行的水冷堆相比，在技術上有很多先進性，但也存在一定的缺點。 1)熱效率高：採用超臨界壓力輕水作冷卻劑，冷卻劑工作在高溫、高壓狀態，出口溫度較高，熱效率明顯高於可運行的輕水堆，可達38%—45%。
2)系統結構簡化：由於超臨界水物性連續變化，不存在相變，可以採用直接循環。其高比焓的特性使得反應堆所需冷卻劑流量大大降低，從而使反應堆和安全殼更加緊湊，壓力容器、安全殼、廠房、乏燃料池、冷卻塔都更小。與傳統PWR相比，取消了蒸汽發生器和穩壓器以及相關的二迴路系統；與傳統BWR相比，取消了蒸汽乾燥器、汽水分離器和再循環泵。因此SCWR裝置流程簡單，系統簡化。
3)安全性好：超臨界壓力水無相變，與傳統水冷堆相比，沒有沸騰危機問題，排除了堆芯傳熱狀態的不連續性，堆芯無燒毀現象。加上非能動安全系統的採用，使得SCWR具有很好的安全特性。
4)良好的經濟性：超臨界水堆由於系統簡化、設備減少、熱效率高以及單堆功率大等優點，經濟競爭能力突出。
5）有利於核燃料利用：通過改變堆芯燃料組件設計，超臨界水冷堆可以設計成熱中子譜反應堆，也可以是快中子譜反應堆，具有兩種可選的燃料循環方式。 1）較高的材料性能要求：超臨界條件下需要包殼和結構材料有更好的耐高溫、耐腐蝕性能，有更高的強度（基本用鎳基合金替代鋯合金）。
2）鎳基合金具有較大的中子吸收截面，使得SCWR採用的燃料富集度要遠大於石墨水冷堆。
4.超臨界水堆的主要堆型
SCWR的開發可以基於已有的一些主要技術，例如：沸水堆的直接循環系統，不需要蒸汽發生器，冷卻劑直接進入汽輪機；超臨界火電廠中的超臨界汽輪機，已有了多年的運行經驗等等。因此，SCWR大體上可以分為兩種具有代表性的堆型：①與傳統的壓水堆和沸水堆設計類似的壓力容器式SCWR；②與傳統的CANDU重水堆和RBMK反應堆類似的壓力管式SCWR。
美國、日本、歐洲、韓國和中國主要傾向於開發帶有傳統一迴路的壓力容器式SCWR，而俄羅斯和加拿大主要發展壓力管式SCWR。
日本提出的熱中子譜超臨界水堆系統是較為典型的壓力容器式反應堆。如圖 11所示，該方案取消了蒸汽發生器、穩壓器和二迴路相關系統，整個裝置是一個簡單的閉式直接循環系統。超臨界壓力水通過反應堆堆芯加熱直接引入汽輪機發電，實現了直接循環，使系統大大簡化。系統壓力約25.0MPa，反應堆的冷卻劑入口溫度為280℃，出口溫度為530℃。裝置熱功率為2740MW，凈效率高達44.4%，可輸出1217MW 電功率。該系統的燃料棒設計與水冷堆類似，採用UO2芯塊。由於高溫下鎳基合金的強度等性能較好，因此，用鎳基合金代替鋯合金作為燃料棒包殼，但這也造成所需燃料富集度較高，為6.1%，包殼溫度設計限值為650℃。其堆芯裝有121個正方形燃料組件，每個組件包含300根燃料棒，組件中排列多個正方形水棒作為慢化劑。採用控制棒束作為主要的反應性控制手段，控制棒驅動機構安裝在反應堆壓力容器頂部；輔助的停堆反應性控制通過硼水注入系統來實現。兩套系統均能在冷態下使反應堆停堆。

『柒』 什麼是超臨界水，它的性質是什麼性質

水的物理性質：
在1atm下水的沸點為100℃。
水的凝固點：1atm下水的凝固點為0℃。
水的密度：4℃水的密度最大，為1g/ml。
水的比熱：1k cal/g ℃，比一般物質大，因此水比其它一般物質溫度較不易變動。
水的化學性質：
水為良好溶劑：
重水：自然界水中含極少量重水。
水當作反應物：
水與鹼金屬作用，生成氫氣和氫氧化物。
水與大部份金屬氧化物作用生成鹼性氧化物。
水與大部份非金屬氧化物作用生成酸性氧化物。
水的離子積：水為極弱電解質，其溫度越高，水的離子積之值越大。

水同其它物質一樣，受熱時體積增大，密度減小。純水在攝氏零度時密度為999.87千克/立方米，在沸點時水的密度為958.38千克/立方米，密度減小4%。

在正常大氣壓下，水結冰時，體積突然增大11%左右。冰融化時體積又突然減小。據科學家觀測，在封閉空間中，水在凍結時，變水為冰，體積增加所產生的壓力可達2500個大氣壓力。這一特性對自然界和工業有重要意義。岩石裂隙在反復融凍時裂隙逐漸增大就是這個道理。地埋輸水塑料管為防凍壞,一般要求一定的埋深（大於凍土層深度）。
水的凍結溫度隨壓力的增大而降低。大約每升高130個大氣壓，水的凍結溫度降低1攝氏度。水的這種特性使大洋深的水不會凍結。
水的沸點與壓力成直線變化關系。沸點隨壓力的增加而升高。
水的熱容量除了比氫和鋁的熱容量小之外，比其它物質的熱容量都高。水的傳熱性則比其它液體小。由於這一特性，天然水體封凍時冰體會極慢地增厚，即使在水面長其封凍時，河流深處可能仍然是液體，水的這種特性對水下生命有重要意義。水的這一特性對指導灌溉也有意義，如進行冬灌能提高地溫，防止越冬作物受低溫凍害。
水（H2O）是由氫、氧兩種元素組成的無機物，在常溫常壓下為無色無味的透明液體。在自然界，純水是非常罕見的，水通常多是酸、鹼、鹽等物質的溶液，習慣上仍然把這種水溶液稱為水。純水可以用鉑或石英器皿經過幾次蒸餾取得，當然，這也是相對意義上純水，不可能絕對沒有雜質。水是一種可以在液態、氣態和固態之間轉化的物質。固態的水稱為冰；氣態叫水蒸氣。水汽溫度高於374.2℃時，氣態水便不能通過加壓轉化為液態水。

『捌』 如何區別純水 高純水和超純水

辨別水處理行業中純水，高純水和超純水的區別，主要就是看它們各自的電導率和含鹽量。 純水：純水又稱純凈水、去離子水，是指以符合生活飲用水衛生標準的水為原水，通過電滲析器法、離子交換器法、反滲透法、蒸餾法及其他適當的加工方法，製得的密封於容器內，且不含任何添加物，無色透明，可直接飲用的水，也可以稱為純凈物（在化學上），在試驗中使用較多，又因是以蒸餾等方法製作，故又稱蒸餾水。市場上出售的太空水，蒸餾水均屬純凈水；但純水還是少喝為好，因為裡面並沒有太多人體需要的礦物質。純水不易導電，是絕緣體。鉛酸蓄電池補水時要使用純水。
高純水：高純水是化學純度極高的水，其中的雜質的含量小於0.1mg/L。目前人們製成的高純水的純度已經達到99.999999%，其中雜質含量低於0.01mg/L。高純水主要指水的溫度為25℃時，電導率小於0.1us/cm,pH值為6.8-7.0及去除其他雜質和細菌的水。
高純水，是指將水中的導電介質幾乎全部去除，又將水中不離解的膠體物質、氣體和有機物均去除至很低程度的水。高純水的含鹽量在0.3mg/L以下,電導率小於0.2μs/cm。
超純水：超純水電阻率達到18MΩ*cm（25℃）的水。常用於集成電路工業中用於半導體原材料和所用器皿的清洗、光刻掩模版的制備和矽片氧化用的水汽源等。此外，其他固態電子器件、厚膜和薄膜電路、印刷電路、真空管等的製作也都要使用超純水。
總之，就是從電導率和含鹽量兩個角度來看待就行，指標越低，純度越高。

『玖』 小型一體式壓水堆和超臨界輕水堆哪個更先進、更實用

超臨界水堆作為6種第4代未來堆型中唯一的水冷堆,具有一些獨特的特點,受到了廣泛重視。本工作以上海核工程研究設計院的常規壓水堆子通道程序為基礎,開發編制了適用於超臨界水堆的子通道程序,並對典型帶有慢化劑水棒的超臨界水堆燃料組件進行了模擬計算,得到了堆芯子通道內的溫度、燃料棒包殼溫度、表面傳熱系數等參數的分布規律。此外,研究了不同超臨界流體換熱關系式對計算結果的影響,結果顯示,各傳熱關系式的計算結果存在一定差異。小型一體式壓水堆是之前的的，可以說，超臨界壓水堆從原理，安全方面比它好，所以是超臨界壓水堆更加的先進的。

『拾』 高純水，超純水，純水的區別

蒸餾水、去離子水、高純水、超純水各有什麼區別 ：

天然水中通常含有五種雜質:

電解質,包括帶電粒子,常見的陽離子有H+、Na+、K+、NH4+、、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+、Al3+等；陰離子有F-、Cl-、NO3-、HCO3-、SO42-、PO43-、H2PO4-、HSiO3-等.

2.有機物質,如:有機酸、農葯、烴類、醇類和酯類等.

3.顆粒物.

4.微生物.

5.溶解氣體,包括：N2、O2、Cl2、H2S、CO、CO2、CH4等.

所謂水的純化,就是要去掉這些雜質.雜質去的越徹底,水質也就越純凈

1.蒸餾水：就是將水蒸餾、冷凝的水,

2.去離子水就是將水通過陽離子交換樹脂（常用的為苯乙烯型強酸性陽離子交換樹脂）,則水中的陽離子被樹脂所吸收,樹脂上的陽離子H+被置換到水中,並和水中的陽離子組成相應的無機酸；

3.高純水,是指化學純度極高的水,其主要應用在生物、化學化工、冶金、宇航、電力等領域,

4.、超純水,水的電阻率大於18MΩ*cm（沒有明顯界線）,則稱為超純水.關鍵是看你用水的純度及各項征性指標,如電導率或電阻率,PH值,鈉,重金屬,二氧化硅,溶解有機物,微粒子,以及微生物指標等.