釷基熔鹽堆
Th-Based Molten Salt Reactor (TSR) — 熔鹽燃料・釷燃料・被動安全
大二・核子工程教材
燃料轉換鏈・三級熱交換・離線再處理・被動安全
反應器系統架構 — 三級熱交換 + 離線再處理 + 被動安全
正常運轉
一級熱交換 — 燃料熔鹽(550–750°C)
二級熱交換 — NaK(400–550°C)
三級熱交換 — 水 / 蒸汽
離線化學再處理迴路
中子經濟(Th 循環)
• 233U 裂變釋出約 2.5–3 個中子
• 1 個維持鏈式反應(K = 1)
• 餘額把 232Th 轉成 233U(增殖)
• 不生成大量 239Pu(低擴散風險)
凍塞
緊急貯槽(dump tank)
失電/失冷 → 鹽靠重力流入
爐心(K = 1 臨界)
232Th + 233U / FLiBe 載鹽
≈700°C
n
n
離線化學再處理
除裂變氣・除雜質(getter bed)
熱交換器
一級 ↔ 二級熱交換
NaK 400–550°C
NaK 回流
蒸汽產生器
水 → 蒸汽
蒸汽
蒸汽渦輪機
G
發電機
交流輸出(輸電網)
冷凝器
冷卻水 進/出
泵(一級循環)
750°C(爐心出口)
550°C(爐心入口)
釷燃料轉換鏈
232Th 為可生材料:吸收中子後經兩次 β⁻ 衰變轉為可裂變 233U
232
Th
可生材料
233
Th
t½ = 22 分鐘
233
Pa
t½ = 27 天
233
U
可裂變燃料(裂變・供能・增殖)
吸收 n
β⁻・22 分
β⁻・27 天
n(增殖 > 1)
233U:裂變產能 + 中子,中子再轉 232Th — 自持循環
關鍵參數與特性(Th 循環)
燃料形態
熔鹽(燃料溶於 FLiBe/FLiNaK)
運轉溫度
約 550–750°C(載鹽熔點 ~460–550°C)
運轉壓力
近常壓 1–2 atm(無高壓系統)
燃料管理
離線再處理(持續移除裂變產物)
嬗變產物
233U(不生成大量 239Pu → 低擴散風險)
固有安全
失電/失冷 → 鹽凝固、衰變熱自然排出
長壽廢料
離線移除 → 降低長壽放射性廢料
代表設計
TMSR 2500 MWe 釷基熔鹽堆(中國)
被動安全演練 — 失電/失冷(無需外部能量,自動保護)
自動循環演示(20 秒)
→
→
→
泵停止,循環中斷
衰變熱累積,溫度上升
被動過程啟動
凍塞熔化
排水通道開啟
(被動,無需外部能量)
鹽流入貯槽
靠重力(不需泵)
爐心鹽位下降
凝固
鹽凝固,爐心溫度下降
衰變熱被動排出
→ 系統安全
無需外部能量:全程依靠重力與自然導熱 — 系統自動達到安全狀態(爐心不損毀、無放射性釋放)
僅供教育用途:系統示意經簡化,非工程設計依據 | 釷基熔鹽堆(Th-Based Molten Salt Reactor)・大二核工教材