高纯水与超临界水反应堆

『壹』 核能反应堆是什么

核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc²，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。核能通过三种核反应之一释放：
核裂变，打开原子核的结合力。
核聚变，原子的粒子熔合在一起。
核衰变，自然的慢得多的裂变形式。

原子由带正电荷的原子核和核外带负电荷的电子组成。普通化学反应的热效应来源于外层电子重排时键能的变化，而原子核及内层电子并没有变化。另外还有一类反应的热效应却来源于原子核的变化，这类反应叫核反应。核反应可分为核衰变、核裂变和核聚变三大类。

为了能在正常环境下把核反应释放的核能安全地应用到日常生活、生产中，所需要采取的设施，即核燃料和控制棒组成的反应堆，俗称原子能反应堆。

1981年1月15日，中国第一座原子能反应堆改建成功。这座反应堆是1956年5月开始兴建的，两年后正式运转。反应堆是使原子核分裂维持链式反应的一种装置，是当时利用原子核内部能量的主要形式。反应堆释放出的热能可以用来发电，作为轮船、火车、飞机等的动力装置。利用反应堆可以制造同位素和进行科学研究。中国第一座原子能反应堆的主要用途就是进行科学试验和制造同位素。它是用铀做燃料，用重水作慢化剂和导热剂，所以叫做实验性重水型反应堆。它的建成是中国开始跨入原子能时代的标志。这座反应堆的热功率是7千至1万千瓦。反应堆经改建后运转正常，加强功率比改建前提高了50%，最大热中子通量增加了一倍多，反应堆的辐照空间也增加了2.6倍，仍用低浓度铀作为燃料。

到2030年左右，日美欧各国现在运行的核电站原子能反应堆大部分即将到期并将陆续退役。面对这种严峻局面，日本、欧美目前都在加紧研发新一代原子能反应堆。

例如日本东京大学正和加拿大共同研发的“超临界水反应堆”，其冷却剂使用“超临界水”。这种水既具有液体性质又具有气体性质，热传导效率远远优于普通的“轻水”。东京大学的冈芳明教授说：超临界水反应堆“只有一般反应堆的一半大小，建设费可节约30%－40％，发电费用可降低30％”。他们开发的目标是2030年达到实用化水平。

日本原子能研究所则将开发重点放在新型增殖快堆上。这种新型增殖快堆称为“低减速频谱反应堆”，其原理和“文殊号”增殖快堆相同。“文殊号”快堆自1995年发生液钠泄漏事故以来，现在仍未恢复运转。为了增加反应堆的安全性，控制发电成本，新型增殖快堆的冷却剂不再采用液钠而改用水。目前，日本把这种水增殖快堆作为普通反应堆向液钠增殖快堆过渡的一种反应堆来进行开发。有了这种反应堆，用中子撞击核电站核废料的钚238就可以得到热发电，同时也可产生能作为燃料的钚239。

法国正在研究开发“超高温气体反应堆”和“气体高速反应堆”。“超高温气体反应堆”利用1000℃以上的气体，“气体高速反应堆”则利用1000℃以下的气体。另外，法国还在研究开发“溶融盐反应堆”，试图利用含锂和铀的高温溶融盐发电。

英国和日本提出的液钠冷却高速增殖快堆仍十分受重视，关键是增加了液钠使用中的安全性。俄罗斯研究开发的是“铅冷却反应堆”，与液钠相比，液态铅的安全性要高得多。

美国自1999年开始实施“第四代计划”，在开发新型反应堆的同时，加强了核废料的循环再利用研究。2002年7月，美国在下述三原则的前提下决定了6种新型反应堆研究开发的方针。三原则为：1、发电成本、建设费用低廉；2、不易发生事故；3、核废料难以转用于武器制造。其选择的6种新型反应堆为：超高温反应堆、气体高速反应堆、超临界水反应堆、铅冷却反应堆、钠冷却反应堆及溶融盐反应堆。

『贰』 蒸馏水，去离子水，高纯水，超纯水各有什么区别

蒸馏水说的是一种工艺，但是有些挥发物质进去，不可能是纯净水
去离子水，是去除水中矿物质
高纯水就是纯度比较高的水，但是不可能是100%
超纯水比高纯水更接近100%

『叁』 第四代反应堆的反应堆类型

新式反应堆有许多新的设计想法，下方只列出最可能实用化的方案，以中子能量作区分：3种热中子反应堆与3种快中子反应堆。其中，超高温反应堆（VHTR）也是一种具潜力的高效产氢方式，可降低燃料电池成本；快反应堆则是能将长半衰期的锕系元素烧掉，减少核废料，并“滋生更多燃料”。这些新式系统在永续性、安全性、可靠性、经济性、抑制核扩散与物理防护上有大量的改善。 超高温反应堆（VHTR）
超高温反应堆（英语：Very high temperature reactor，缩写：VHTR）的设计概念是运用石墨作为减速剂、一次性铀燃料循环、氦气或熔盐作为冷却剂。此设计设想出水口温度可达1000°C，堆芯则可采燃料束或球床式。借由热化学的硫碘循环，反应堆高温可用于产热或产氢制程。超高温反应堆也具有非能动安全系统。
第一个实验性VHTR在南非建成（南非球床模组反应堆），但已于2010年2月停止挹注资金。[1]成本提高与难以突破的技术困难，使投资人与消费者踌躇不前。
超临界水反应堆
超临界水反应堆[注 1]（英语：Supercritical water reactor，缩写：SCWR）[2]使用超临界水作为工作流体。SCWR是以轻水反应堆（LWR）为基础，运作于高温高压环境，采取直接、一次性循环。最初的设想是：采取如同沸水反应堆（BWR）的直接循环。但在改用超临界水作为工作流体后，水便为单一相态，类似压水反应堆（PWR）。SCWR的可运作温度比BWR与PWR还高。
由于SCWR具有较高的热效率[注 2]与简单的设计结构，成为倍受关注的新式核反应堆系统。目前SCWR主要目标是降低发电成本。
SCWR是以两种科技为基础进一步发展而成：轻水反应堆与超临界蒸气锅炉。前者是世界上大部分商转中的反应堆类型；后者也是常用的蒸汽锅炉类别。
液相氟化钍反应堆
熔盐反应堆（英语：Molten Salt Reactor，缩写：MSR）是一种反应堆类型，其冷却剂甚至是燃料本身皆是熔盐混和物。这有许多不同细部设计的延伸型，目前也已建造了几个实验原型炉。最初和目前广泛采用的概念，是核燃料溶于氟化物中形成金属盐类，如：四氟化铀（UF4）和四氟化钍（ThF4）。当燃料熔盐流体流入以石墨减速的堆芯内时，会达到临界质量。现行大部分设计是将熔盐燃料均匀分散在石墨基体中，提供低压、高温的冷却方式。
液相氟化钍反应堆（英语：Liquid fluoride thorium reactor，缩写：LFTR）是一种热滋生熔盐反应堆，使用钍熔盐作钍燃料循环，可在常压下达到高运作温度，此新式观念已在世界上引起关注。 气冷式快反应堆
气冷式快反应堆（英语：Gas-cooled fast reactor，缩写：GFR）是种快中子反应堆。利用快中子、封闭式核燃料循环对增殖性材料进行高效核转换，并控制锕系元素核裂变产物。使用出口温度850°C的氦气冷却，送入直接布雷顿循环的封闭循环气涡轮发电。许多新式核燃料能确保运作于高温中，并控制核裂变产物产出：混和陶瓷燃料、先进燃料微粒或锕系化合物陶瓷护套燃料。堆芯燃料会以针状、盘状集束或柱状分布。
钠冷式快反应堆
钠冷式快反应堆（英语：Sodium-cooled fast reactor，缩写：SFR）是以另两种反应堆：液体金属快中子增殖反应堆与一体化快反应堆为基础延伸而来。
SFR的目的是增加铀滋生钚的效率和减少超铀元素同位素的累积。反应堆设计一个未减速的快中子堆芯将长半衰期超铀元素同位素消耗掉，并会在反应堆过热时中断连锁反应，属于一种非能动安全系统。
SFR设计概念是以液态钠冷却、钚铀合金为燃料。燃料装入铁护套中，并于护套层填入液态钠，再组合成燃料束。这种燃料处理方式所遇到的挑战是钠的活性问题，因为钠与水接触会产生爆炸燃烧。然而，使用液态金属取代水作为冷却剂可以减低这种风险。
铅冷式快反应堆（LFR）
铅冷式快反应堆（英语：Lead-cooled fast reactor，缩写：LFR）是一种以液态铅或铅铋共晶冷却的反应堆设计，采封闭式核燃料循环，燃料周期长。单一堆芯功率约50至150兆瓦，模组可达300至400兆瓦，整座电厂则约1200兆瓦。核燃料是增殖性铀与超铀元素的金属或氮化物合金。LFR以自然热对流冷却，冷却剂出口温度约550°C至800°C。也可利用反应堆高温进行热化学反应产氢。

『肆』 超临界核反堆在输出功率上和压水堆相同吗两种反应堆哪个成本高

超临界核反应堆内，中子的产生率和消失率之间保持严格的平衡，使链式反应得以恒定的速率持续地进行下去的工作状态。具有给定几何布置与材料组成的堆芯或装置能够达到临界所需的最小尺寸，称为临界尺寸或临界大小。临界反应堆内核燃料的装载量，也就是维持自持链式裂变反应所需的易裂变物质的最小质量称为临界质量。一座反应堆的临界质量通常指反应堆芯部中没有控制棒和化学补偿毒物情况下的临界质量。反应堆的临界质量取决于反应堆的类型、材料成分、几何形状和结构等条件，但对于任何一个特定的反应堆系统，它是一个确定的数值。例如，用235U作燃料的反应堆，其临界质量可以小于1kg，大到200kg。前者是含有235U富集度为90%左右的铀盐溶液系统的临界质量，后者是天然铀石墨反应堆中所含的235U质量。反应堆的临界条件可以通过增殖因数来表示。当反应堆的有效增殖系数大于1时。这样的反应堆叫超临界反应堆。

超临界反应堆它的裂变链是发散的，反应堆内的中子数随时间一直增加，相应地链式裂变反应率增高。

『伍』 纯化水与高纯水区别

高纯水，是指化学纯度极高的水，其主要应用在生物、化学化工、冶金、宇航回、电力等领域答，但其对水质纯度要求相当高，所以一般应用最普遍的还是电子工业。例如电力系统所用的纯水，要求各杂质含量低达到“微克/升”级。在纯水的制作中，水质标准所规定的各项指标应该根据电子(微电子)元器件(或材料)的生产工艺而定(如普遍认为造成电路性能破坏的颗粒物质的尺寸为其线宽的1/5-1/10)，但由于微电子技术的复杂性和影响产品质量的因素繁多，至今尚无一份由工艺试验得到的适用于某种电路生产的完整的水质标准。不过近年来电子级水标准也在不断地修订，而且高纯水分析领域的许多突破和发展，新的仪器和新分析方法的不断应用都为制水工艺的发展创造了条件。高纯水的国家标准为：GB1146.1-89至GB1146.11-89[168]，目前我国高纯水的标准将电子级水分为五个级别：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级，该标准是参照ASTM电子级标准而制定的。
纯化水为蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得供药用的水，不含任何附加剂。性状:本品为无色的澄明液体；无臭，无味。

『陆』 超临界水堆的技术特性

在表11中给出了几种主要的SCWR设计方案，以上各种方案在堆芯布置、燃料、慢化剂以及运行参数等方面都各有特点。综合考虑，SCWR与已知的运行的水冷堆相比，在技术上有很多先进性，但也存在一定的缺点。 1)热效率高：采用超临界压力轻水作冷却剂，冷却剂工作在高温、高压状态，出口温度较高，热效率明显高于可运行的轻水堆，可达38%—45%。
2)系统结构简化：由于超临界水物性连续变化，不存在相变，可以采用直接循环。其高比焓的特性使得反应堆所需冷却剂流量大大降低，从而使反应堆和安全壳更加紧凑，压力容器、安全壳、厂房、乏燃料池、冷却塔都更小。与传统PWR相比，取消了蒸汽发生器和稳压器以及相关的二回路系统；与传统BWR相比，取消了蒸汽干燥器、汽水分离器和再循环泵。因此SCWR装置流程简单，系统简化。
3)安全性好：超临界压力水无相变，与传统水冷堆相比，没有沸腾危机问题，排除了堆芯传热状态的不连续性，堆芯无烧毁现象。加上非能动安全系统的采用，使得SCWR具有很好的安全特性。
4)良好的经济性：超临界水堆由于系统简化、设备减少、热效率高以及单堆功率大等优点，经济竞争能力突出。
5）有利于核燃料利用：通过改变堆芯燃料组件设计，超临界水冷堆可以设计成热中子谱反应堆，也可以是快中子谱反应堆，具有两种可选的燃料循环方式。 1）较高的材料性能要求：超临界条件下需要包壳和结构材料有更好的耐高温、耐腐蚀性能，有更高的强度（基本用镍基合金替代锆合金）。
2）镍基合金具有较大的中子吸收截面，使得SCWR采用的燃料富集度要远大于石墨水冷堆。
4.超临界水堆的主要堆型
SCWR的开发可以基于已有的一些主要技术，例如：沸水堆的直接循环系统，不需要蒸汽发生器，冷却剂直接进入汽轮机；超临界火电厂中的超临界汽轮机，已有了多年的运行经验等等。因此，SCWR大体上可以分为两种具有代表性的堆型：①与传统的压水堆和沸水堆设计类似的压力容器式SCWR；②与传统的CANDU重水堆和RBMK反应堆类似的压力管式SCWR。
美国、日本、欧洲、韩国和中国主要倾向于开发带有传统一回路的压力容器式SCWR，而俄罗斯和加拿大主要发展压力管式SCWR。
日本提出的热中子谱超临界水堆系统是较为典型的压力容器式反应堆。如图 11所示，该方案取消了蒸汽发生器、稳压器和二回路相关系统，整个装置是一个简单的闭式直接循环系统。超临界压力水通过反应堆堆芯加热直接引入汽轮机发电，实现了直接循环，使系统大大简化。系统压力约25.0MPa，反应堆的冷却剂入口温度为280℃，出口温度为530℃。装置热功率为2740MW，净效率高达44.4%，可输出1217MW 电功率。该系统的燃料棒设计与水冷堆类似，采用UO2芯块。由于高温下镍基合金的强度等性能较好，因此，用镍基合金代替锆合金作为燃料棒包壳，但这也造成所需燃料富集度较高，为6.1%，包壳温度设计限值为650℃。其堆芯装有121个正方形燃料组件，每个组件包含300根燃料棒，组件中排列多个正方形水棒作为慢化剂。采用控制棒束作为主要的反应性控制手段，控制棒驱动机构安装在反应堆压力容器顶部；辅助的停堆反应性控制通过硼水注入系统来实现。两套系统均能在冷态下使反应堆停堆。

『柒』 什么是超临界水，它的性质是什么性质

水的物理性质：
在1atm下水的沸点为100℃。
水的凝固点：1atm下水的凝固点为0℃。
水的密度：4℃水的密度最大，为1g/ml。
水的比热：1k cal/g ℃，比一般物质大，因此水比其它一般物质温度较不易变动。
水的化学性质：
水为良好溶剂：
重水：自然界水中含极少量重水。
水当作反应物：
水与碱金属作用，生成氢气和氢氧化物。
水与大部份金属氧化物作用生成碱性氧化物。
水与大部份非金属氧化物作用生成酸性氧化物。
水的离子积：水为极弱电解质，其温度越高，水的离子积之值越大。

水同其它物质一样，受热时体积增大，密度减小。纯水在摄氏零度时密度为999.87千克/立方米，在沸点时水的密度为958.38千克/立方米，密度减小4%。

在正常大气压下，水结冰时，体积突然增大11%左右。冰融化时体积又突然减小。据科学家观测，在封闭空间中，水在冻结时，变水为冰，体积增加所产生的压力可达2500个大气压力。这一特性对自然界和工业有重要意义。岩石裂隙在反复融冻时裂隙逐渐增大就是这个道理。地埋输水塑料管为防冻坏,一般要求一定的埋深（大于冻土层深度）。
水的冻结温度随压力的增大而降低。大约每升高130个大气压，水的冻结温度降低1摄氏度。水的这种特性使大洋深的水不会冻结。
水的沸点与压力成直线变化关系。沸点随压力的增加而升高。
水的热容量除了比氢和铝的热容量小之外，比其它物质的热容量都高。水的传热性则比其它液体小。由于这一特性，天然水体封冻时冰体会极慢地增厚，即使在水面长其封冻时，河流深处可能仍然是液体，水的这种特性对水下生命有重要意义。水的这一特性对指导灌溉也有意义，如进行冬灌能提高地温，防止越冬作物受低温冻害。
水（H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是非常罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水蒸气。水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。

『捌』 如何区别纯水 高纯水和超纯水

辨别水处理行业中纯水，高纯水和超纯水的区别，主要就是看它们各自的电导率和含盐量。 纯水：纯水又称纯净水、去离子水，是指以符合生活饮用水卫生标准的水为原水，通过电渗析器法、离子交换器法、反渗透法、蒸馏法及其他适当的加工方法，制得的密封于容器内，且不含任何添加物，无色透明，可直接饮用的水，也可以称为纯净物（在化学上），在试验中使用较多，又因是以蒸馏等方法制作，故又称蒸馏水。市场上出售的太空水，蒸馏水均属纯净水；但纯水还是少喝为好，因为里面并没有太多人体需要的矿物质。纯水不易导电，是绝缘体。铅酸蓄电池补水时要使用纯水。
高纯水：高纯水是化学纯度极高的水，其中的杂质的含量小于0.1mg/L。目前人们制成的高纯水的纯度已经达到99.999999%，其中杂质含量低于0.01mg/L。高纯水主要指水的温度为25℃时，电导率小于0.1us/cm,pH值为6.8-7.0及去除其他杂质和细菌的水。
高纯水，是指将水中的导电介质几乎全部去除，又将水中不离解的胶体物质、气体和有机物均去除至很低程度的水。高纯水的含盐量在0.3mg/L以下,电导率小于0.2μs/cm。
超纯水：超纯水电阻率达到18MΩ*cm（25℃）的水。常用于集成电路工业中用于半导体原材料和所用器皿的清洗、光刻掩模版的制备和硅片氧化用的水汽源等。此外，其他固态电子器件、厚膜和薄膜电路、印刷电路、真空管等的制作也都要使用超纯水。
总之，就是从电导率和含盐量两个角度来看待就行，指标越低，纯度越高。

『玖』 小型一体式压水堆和超临界轻水堆哪个更先进、更实用

超临界水堆作为6种第4代未来堆型中唯一的水冷堆,具有一些独特的特点,受到了广泛重视。本工作以上海核工程研究设计院的常规压水堆子通道程序为基础,开发编制了适用于超临界水堆的子通道程序,并对典型带有慢化剂水棒的超临界水堆燃料组件进行了模拟计算,得到了堆芯子通道内的温度、燃料棒包壳温度、表面传热系数等参数的分布规律。此外,研究了不同超临界流体换热关系式对计算结果的影响,结果显示,各传热关系式的计算结果存在一定差异。小型一体式压水堆是之前的的，可以说，超临界压水堆从原理，安全方面比它好，所以是超临界压水堆更加的先进的。

『拾』 高纯水，超纯水，纯水的区别

蒸馏水、去离子水、高纯水、超纯水各有什么区别 ：

天然水中通常含有五种杂质:

电解质,包括带电粒子,常见的阳离子有H+、Na+、K+、NH4+、、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+、Al3+等；阴离子有F-、Cl-、NO3-、HCO3-、SO42-、PO43-、H2PO4-、HSiO3-等.

2.有机物质,如:有机酸、农药、烃类、醇类和酯类等.

3.颗粒物.

4.微生物.

5.溶解气体,包括：N2、O2、Cl2、H2S、CO、CO2、CH4等.

所谓水的纯化,就是要去掉这些杂质.杂质去的越彻底,水质也就越纯净

1.蒸馏水：就是将水蒸馏、冷凝的水,

2.去离子水就是将水通过阳离子交换树脂（常用的为苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂）,则水中的阳离子被树脂所吸收,树脂上的阳离子H+被置换到水中,并和水中的阳离子组成相应的无机酸；

3.高纯水,是指化学纯度极高的水,其主要应用在生物、化学化工、冶金、宇航、电力等领域,

4.、超纯水,水的电阻率大于18MΩ*cm（没有明显界线）,则称为超纯水.关键是看你用水的纯度及各项征性指标,如电导率或电阻率,PH值,钠,重金属,二氧化硅,溶解有机物,微粒子,以及微生物指标等.