Sơ đồ lò phản ứng nước siêu tới hạn.
**Lò phản ứng nước siêu tới hạn** (**SCWR**) là khái niệm của lò phản ứng thế hệ thứ IV,được thiết kế như một lò phản ứng nước nhẹ (LWR) hoạt động ở áp suất siêu tới hạn (tức là lớn hơn 22,1 megapascal [3.210 psi]). Thuật ngữ tới hạn trong bối cảnh này đề cập đến điểm tới hạn của nước và không nên nhầm lẫn với khái niệm tới hạn của lò phản ứng hạt nhân.

Nước được làm nóng trong lõi lò phản ứng trở thành chất lỏng siêu tới hạn trên nhiệt độ tới hạn 374 °C (705 °F), chuyển từ chất lỏng giống nước lỏng hơn sang chất lỏng giống hơi bão hòa hơn (có thể được sử dụng trong tua bin hơi nước) , mà không trải qua quá trình chuyển pha sôi rõ rệt.

Ngược lại, các lò phản ứng nước áp lực (PWR) được thiết kế tốt có vòng làm mát chính bằng nước lỏng ở áp suất cận tới hạn, vận chuyển nhiệt từ lõi lò phản ứng đến vòng làm mát thứ cấp, nơi hơi nước để chạy tua-bin được tạo ra trong nồi hơi. (gọi là máy tạo hơi nước). Lò phản ứng nước sôi (BWR) hoạt động ở áp suất thậm chí còn thấp hơn, với quá trình đun sôi để tạo ra hơi nước diễn ra trong lõi lò phản ứng.

Máy tạo hơi nước siêu tới hạn là một công nghệ đã được chứng minh.

Sự phát triển của hệ thống SCWR được coi là một tiến bộ đầy hứa hẹn cho các nhà máy điện hạt nhân vì hiệu suất nhiệt cao (~45% so với ~33% đối với các lò phản ứng LWR hiện tại) và thiết kế đơn giản hơn. Tính đến năm 2012, khái niệm này đã được 32 tổ chức ở 13 quốc gia nghiên cứu.

Lịch sử
-------

Các lò phản ứng làm mát bằng hơi nước siêu nhiệt hoạt động ở áp suất dưới tới hạn đã được thử nghiệm ở cả Liên Xô và Hoa Kỳ ngay từ những năm 1950 và 1960 như Nhà máy điện hạt nhân Beloyarsk, Pathfinder và Bonus của chương trình Operation Sunrise của GE. Đây không phải là SCWR. SCWR được phát triển từ những năm 1990 trở đi.Cả SCWR loại LWR với bình chịu áp của lò phản ứng và SCWR loại CANDU với ống áp suất đều đang được phát triển.

Cuốn sách năm 2010 bao gồm các phương pháp phân tích và thiết kế khái niệm như thiết kế lõi, hệ thống nhà máy, động lực học và điều khiển nhà máy, khởi động và ổn định nhà máy, an toàn, thiết kế lò phản ứng neutron nhanh, v.v.

Một tài liệu năm 2013 cho thấy việc hoàn thành thử nghiệm vòng lặp nhiên liệu nguyên mẫu vào năm 2015.Cuộc kiểm tra chất lượng nhiên liệu đã được hoàn thành vào năm 2014.

Một cuốn sách năm 2014 cho thấy thiết kế khái niệm lò phản ứng của lò phản ứng quang phổ nhiệt (Super LWR) và lò phản ứng nhanh (Super FR) và các kết quả thử nghiệm về tương tác thủy lực nhiệt, vật liệu và chất làm mát vật liệu.

Thiết kế
--------

### Chất điều tiết-làm mát

SCWR hoạt động ở áp suất siêu tới hạn. Chất làm mát đầu ra của lò phản ứng là nước siêu tới hạn. Nước nhẹ được sử dụng làm chất điều tiết neutron và chất làm mát. Trên điểm tới hạn, hơi nước và chất lỏng trở nên có cùng tỷ trọng và không thể phân biệt được, loại bỏ nhu cầu về bộ điều áp và máy tạo hơi nước (PWR), hoặc máy bơm phản lực/tuần hoàn, bộ tách hơi và máy sấy (BWR). Ngoài ra, bằng cách tránh sôi, SCWR không tạo ra các khoảng trống (bong bóng) hỗn loạn với mật độ thấp hơn và tác dụng điều tiết hơn. Trong LWR, điều này có thể ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt và dòng nước, đồng thời phản hồi có thể khiến công suất lò phản ứng khó dự đoán và kiểm soát hơn. Cần phải tính toán kết hợp thủy lực trung tính và nhiệt để dự đoán sự phân bổ điện năng. Việc đơn giản hóa SCWR sẽ giảm chi phí xây dựng và cải thiện độ tin cậy và an toàn.

SCWR loại LWR sử dụng các thanh nước có khả năng cách nhiệt và SCWR loại CANDU giữ bộ điều tiết nước trong bể Calandria. Lõi lò phản ứng nhanh loại LWR SCWR sử dụng lưới thanh nhiên liệu chặt làm LWR có độ chuyển hóa cao. Phổ neutron nhanh SCWR có ưu điểm là mật độ năng lượng cao hơn, nhưng cần nhiên liệu oxit hỗn hợp plutonium và uranium sẽ có sẵn từ quá trình tái xử lý.

### Thanh điều khiển

SCWR có thể sẽ có các thanh điều khiển được lắp vào phía trên, giống như được thực hiện trong PWR.

### Vật liệu

Nhiệt độ bên trong SCWR cao hơn nhiệt độ trong LWR. Mặc dù các nhà máy nhiên liệu hóa thạch siêu tới hạn có nhiều kinh nghiệm về vật liệu nhưng nó chưa bao gồm sự kết hợp giữa môi trường nhiệt độ cao và bức xạ neutron cường độ cao. SCWR cần vật liệu lõi (đặc biệt là lớp bọc nhiên liệu) để chống lại môi trường. R&D tập trung vào:

* Tính chất hóa học của nước siêu tới hạn dưới bức xạ (ngăn ngừa nứt ăn mòn do ứng suất và duy trì khả năng chống ăn mòn dưới bức xạ neutron và nhiệt độ cao)
* Sự ổn định về kích thước và cấu trúc vi mô (ngăn ngừa sự giòn, duy trì độ bền và khả năng chống rão dưới bức xạ và nhiệt độ cao)
* Vật liệu vừa chịu được điều kiện nhiệt độ cao, vừa không hấp thụ quá nhiều nơtron ảnh hưởng đến việc tiết kiệm nhiên liệu

Trong các chu trình làm mát một lần, chẳng hạn như SCWR và các nhà máy điện đốt hóa thạch siêu tới hạn, toàn bộ chất làm mát lò phản ứng được xử lý ở nhiệt độ thấp sau khi ngưng tụ. Đó là một lợi thế trong việc quản lý hóa học nước và nứt ăn mòn ứng suất của vật liệu kết cấu. Điều này không thể thực hiện được trong LWR do chất làm mát lò phản ứng nóng được tuần hoàn. Hoạt động R&D về vật liệu và hóa học nước phải được thực hiện với các đặc điểm xuyên suốt.

Ưu điểm
-------

* Nước siêu tới hạn có đặc tính truyền nhiệt tuyệt vời cho phép mật độ năng lượng cao, lõi nhỏ và cấu trúc ngăn chặn nhỏ.
* Việc sử dụng chu trình Rankine siêu tới hạn với nhiệt độ thường cao hơn sẽ cải thiện hiệu suất (có thể là ~45 % so với ~33 % của PWR/BWR hiện tại).
* Hiệu suất cao hơn này sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn và tải nhiên liệu nhẹ hơn, giảm nhiệt dư (phân hủy).
* SCWR thường được thiết kế như một chu trình trực tiếp, trong đó hơi nước hoặc nước siêu tới hạn nóng từ lõi được sử dụng trực tiếp trong tuabin hơi. Điều này làm cho thiết kế đơn giản. Vì BWR đơn giản hơn PWR nên SCWR đơn giản và nhỏ gọn hơn rất nhiều so với BWR kém hiệu quả hơn có cùng công suất điện. Không có bộ tách hơi, máy sấy hơi, bơm tuần hoàn bên trong hoặc dòng tuần hoàn bên trong bình chịu áp. Thiết kế này là một chu trình trực tiếp, một lần, là loại chu trình đơn giản nhất có thể. Năng lượng nhiệt và bức xạ được lưu trữ trong lõi nhỏ hơn và mạch làm mát (sơ cấp) của nó cũng sẽ ít hơn so với BWR hoặc PWR.
* Nước là chất lỏng ở nhiệt độ phòng, giá rẻ, không độc hại và trong suốt, giúp đơn giản hóa việc kiểm tra và sửa chữa (so với các lò phản ứng làm mát bằng kim loại lỏng).
* Lò phản ứng SCWR neutron nhanh có thể là lò phản ứng tái tạo, giống như Lò phản ứng tiên tiến sạch và an toàn với môi trường được đề xuất và có thể đốt cháy các đồng vị Actinide tồn tại lâu dài.
* SCWR nước nặng có thể tạo ra nhiên liệu từ thorium (gấp 4 lần uranium). Tương tự như CANDU, nó cũng có thể sử dụng uranium tự nhiên chưa được làm giàu nếu được cung cấp đủ lượng vừa phải.
* Quá trình nhiệt có thể được cung cấp ở nhiệt độ cao hơn mức cho phép của các lò phản ứng làm mát bằng nước khác

| * x
* t
* s
Công nghệ hạt nhân |
| --- |
| Khoa học | 
* Vật lý
* Phân hạch
* Hợp hạch
* Phóng xạ
	+ Ion hóa
* Hạt nhân
* An toàn
* Hóa học
* Kỹ thuật hạt nhân

 |
| Nhiên liệu | 
* Fissile
* Fertile
* Thori
* Urani
	+ Giàu
	+ Nghèo
* Plutoni
* Deuteri
* Triti
* Tách đồng vị

 |
| Năng lượng | 
* Công nghệ lò phản ứng
* Kinh tế
* Đẩy bằng hạt nhân
	+ Tên lửa
* Năng lượng hợp hạch
* Nhiệt điện đồng vị (RTG)

 |
| Lò phản ứngphân hạch bằngkiểm soát | 

|  |  |
| --- | --- |
| Nước nhẹ | 
* Áp lực (PWR)
* Nước sôi (BWR)
* Siêu tới hạn (SCWR)
* Nước nặng (PHWR **·** CANDU)\*

 |
| Than chì | 
* Đáy bằng cuội (PBMR)
* Nhiệt độ rất cao (VHTR)
* UHTREX
* RBMK
* Magnox
* AGR

 |
| Li / Be | 
* Muối nung chảy (MSR)

 |
| Neutron nhanh | 
* Breeder (FBR)
* Lò phản ứng kim loại lỏng (LMFR)
* Integral (IFR)
* SSTAR
* Thế hệ IV làm nguội bằng chất lỏng
	+ Khí (GFR)
	+ Chì (LFR)
	+ Natri (SFR)

 |

 |
| Y học | 

|  |  |
| --- | --- |
| Chụp ảnh | 
* Positron emission (PET)
* Single photon emission (SPECT)
* Gamma camera
* Tia X

 |
| Điều trị | 
* Xạ trị
* TomoTherapy
* Proton
* Cận xạ trị
* Boron neutron capture (BNCT)

 |

 |
| Vũ khí | 

|  |  |
| --- | --- |
| Chủ đề | 
* Lịch sử
* Thiết kế
* Chiến tranh
* Chạy đua hạt nhân
* Giải trừ hạt nhân
* Nổ
	+ Ảnh hưởng
* Thử nghiệm
	+ Dưới lòng đất
* Cung cấp
* Gia tăng hạt nhân
* Lợi nhuận
	+ TNTe

 |
| Danh sách | 
* Quốc gia
* Thử hạt nhân
* Vũ khí
* Văn hóa đại chúng

 |

 |
| Chất thải | 

|  |  |
| --- | --- |
| Thải | 
* Chu trình nguyên liệu
* Nguyên liệu đã qua sử dụng
	+ Hồ
	+ Thùng ta nô
* Chứa trong lòng đất
* Tái chế
* Biến đổi

 |
| Các kiểu | 
* Urani tái chế
* Đồng vị plutoni
* Tạp chất actinid
* Sản phẩm phân hạch
	+ LLFP
* Sản phẩm phóng xạ

 |

 |
| 
* Thể loại **Thể loại**
* Trang Commons **Commons**

 |