张东旭 赵民富 梁 朋

（中国原子能科学研究院，北京102413）

1 概述

钠冷快堆作为第四代核能系统国际论坛（GIF）提出的下一代核反应堆的六种堆型之一，其研究进展最快，技术最成熟，工程经验最丰富的，是最接近满足商业核电厂需要的堆型，快堆技术的发展，对我国核能的可持续发展具有重要意义[1-2]。到目前为止，钠冷快堆的动力转换系统仍然是基于水和水蒸汽介质的朗肯循环，而由此带来的钠水反应问题成为钠冷快堆中最主要的安全问题之一。为了避免钠水反应对堆芯的影响，钠冷快堆需设置中间回路及钠水反应事故保护系统，大大增加了钠冷快堆的建造成本和运行成本。

为了满足第四代先进核能系统对经济性和安全性的要求，在快堆技术的发展过程中，涌现出许多先进技术概念，其中超临界二氧化碳布雷顿循环系统被认为是最具应用前景的动力转换技术之一。相比目前工业界常用的水和水蒸汽的朗肯循环，超临界二氧化碳闭式布雷顿循环热电转换系统具有循环效率高、设备体积小的特点，能减小系统体积、设备数量和建造、维护成本，显著提高经济性，因而具有广泛的应用前景，是目前国内外研究的前沿和热点。将超临界二氧化碳布雷顿循环应用于钠冷快堆，可以从根本上消除钠水反应带来的安全问题[3-6]。

美国早在20 世纪50、60 年代就研究了超临界二氧化碳用于核反应堆的可行性，并提出了一些初步概念，但是由于热交换器和回热器的功率较大，受限于当时的工业技术和高能换热器设计制造水平，要达到换热功率，换热器要制作的相当大，这一方案被迫放弃[7]。……