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LFR反应器有更高的热效率和更好的安全性能
点击次数：384 更新时间：2023-04-24
在康宁AFR反应器中，氧化铁（磁铁矿Fe3O4或磁铁矿γ-Fe2O3）在室温下将碱水溶液添加到亚铁盐和铁盐混合物中形成。在反应器中，由于铁还原加速而形成黄棕色沉淀物，得到胶体氧化铁纳米颗粒如图所示。
在AFR反应器中合成氧化铁纳米颗粒的实验条件Fe(NO₃)₃·9H₂O和NaOH溶液的流速在20-60ml/h。对于所有实验，还原剂与前体的摩尔比保持恒定为1:1。
不同流速下氧化铁纳米颗粒的粒度分布（PSD）
实验显示了在AFR反应器中不同流速所对应的结果：
在CTAB表面活性剂存在下获得的λ最大值在480和490nm之间；
AFR中的心形设计使混合更佳；
氧化铁NP的平均粒径通常随着流速的增加而减小，在50ml/h的流速下获得最小粒径。在60和50ml/h的较高流速下，分别观察到窄PSD超过6.77−29.39nm和3.76−18.92nm；
另一方面，在20ml/h的较低流速下，在10.1−43.82nm。从图所示的数据也可以确定，由于纳米粒子的引发和成核在50ml/h下比在60ml/h时发生得更快。因为颗粒大小取决于纳米粒子在反应器中的成核过程和停留时间，这也通过图所示的TEM图像得到证实，图显示制备的颗粒大小在2~8nm；
50 ml/h的微反应器中合成的氧化铁纳米颗粒的透射电子显微镜图像
使用CTAB作为表面活性剂在AFR中合成的氧化铁NP的TEM图像
所示数据−对于表1中报告的PSD和平均粒径，可以确定粒径随着进料流速的增加而减小，这归因于较低的停留时间。在反应器中的较大停留时间（较低流速）为颗粒的团聚和晶体生长提供了更多的时间，从而获取更大的颗粒尺寸。图4A、B所示的TEM图像也证实。
LFR反应器是一种新型的核反应器，它采用液态氟化物作为燃料和冷却剂，不仅能够大大提高反应器的效率，还能够有效地解决传统核反应器中的安全隐患，因此备受研究者的青睐。
该反应器的核心部件是由一螺旋型燃料管组成的反应堆芯，燃料管内部充满了含有铀和钍的液态氟化物，而冷却剂则是流经这些燃料管的液态氟化钠。与传统的水冷堆相比，它具有更高的燃料利用率、更高的热效率和更好的安全性能。
设备采用液态氟化物作为燃料和冷却剂，能够有效地解决传统核反应器中的安全隐患。液态氟化物具有较高的沸点和熔点，能够在大气压下保持液态，并且在高温下具有较好的导热性能。反应堆芯中的液态氟化物能够保持稳定的温度和压力，从而避免了反应堆爆炸的风险。此外，LFR反应器中的燃料管采用了曲线形设计，能够有效地减缓核燃料的衰变热释放速率，从而减少堆芯温度的升高。
它的燃料利用率和热效率要比传统核反应器高得多。铀和钍的反应产生的热能能够直接通过冷却剂传递到蒸汽轮机里面，从而转化成电能。因此，它的热效率比传统核反应器高出30%以上。与此同时，燃料利用率也高达99.5%以上，相比之下，传统核反应器的燃料利用率只有3%左右。
它具有更好的应对空间限制的能力。由于液态氟化物具有较好的压力容纳性能，可以采用更小型的设计，从而更好地适应空间有限的地区。与此同时，还可以采用模块化的设计，使得堆芯和冷却系统可以预先制造并装配好，从而加快反应堆的建造速度和降低反应堆的成本。总之，LFR反应器是目前有前途的核反应器之一，它具有更高的安全性能、更高的燃料利用率和热效率、更好的适应性能等优点，有望在未来成为解决能源危机的重要途径。
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