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液态铅铋合金热物性研究
第 36 卷 第 9 期 核 技 术 Vol. 36, No.9
2013 年 9 月 NUCLEAR TECHNIQUES September 2013
液态铅铋合金热物性研究
苏子威 周 涛 刘梦影 邹文重
(华北电力大学核热工安全与标准化研究所 北京 102206 )
摘要 液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic, LBE)是加速器驱动次临界系统(Accelerator driven subcritical, ADS)
重要的散裂靶材料和冷却剂候选材料,其热力学物理性质是 ADS 研发过程中必须解决的基础问题。通过对已
有定律的推算,得出液态铅铋合金熔沸点、密度、比热容、粘度、热导率的热物性公式;并拟合了其他学者
的实验研究数据,得出计算铅铋物性的拟合公式。通过对比分析可知:拟合公式与已有定律推算公式趋向一
致,吻合较好;且拟合公式更趋近实验值,精确度高,最大偏差不超过 1%。
关键词 加速器驱动次临界系统,液态铅铋合金,热物性
中图分类号 TL33 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.090205
加速器驱动次临界系统 (Accelerator driven
subcritical, ADS) 以加速器产生的高能质子束轰击中
子产生靶件 - 铅铋合金 (Lead-Bismuth Eutectic,
LBE) ,为次临界堆提供外源中子,以维持其链式反
应,通过裂变反应将锕系核素和长寿命裂变产物嬗
变为短寿命或稳定核素;冷却剂(LBE)再将次临界
堆裂变产生的热量传递至二次侧系统,产生的热量
可供发电。可见,ADS 为嬗变高放废物提供了一条
洁净、安全的途径,LBE 则为 ADS 重要的散裂靶
并兼做冷却剂材料[1,2] 。但铅铋合金的热物性存在较
多与以往普通堆型冷却剂的不同之处[3] ,而到目前
为止,LBE 物性的研究也不够深入。针对于此,通
过对已有定律的推算,整理出 LBE 热物性公式;通
图1 ADS 原理示意图
过对实验数据的拟合,得出计算液态铅铋热物性的
Fig.1 Schematic diagram of ADS.
拟合公式;并对推算公式和拟合公式进行对比分析,
找出准确模型,为 ADS 系统进一步研发奠定基础。 2 铅铋合金热物性计算公式
1 研究对象 2.1 铅铋合金熔点温度
在我国加速器驱动次临界系统已经被列入“国 日本九州大学的Koji 、德国卡尔斯鲁厄大学的
Werner 以及日本原子能机构的 Hidemasa 提出 LBE
家重点基础项目研究发展规划项目”。ADS 的原理
[4] 常压下的熔点温度 Tmelt,LBE 为 397.7−398.1 K [5,6] 。
如图 1 所示 。
中国原子能科学院李石磊主要参考OECD 核能
由图 1 可知,ADS 系统由加速器产生的质子束
署提供的数据,得出常压下,LBE 的熔点温度
轰击在次临界堆中的重金属靶件(Pb-Bi 合金) ,引起
散裂反应,再通过核内级联和核外级联产生中子, Tmelt,LBE 为 396.7−398.7 K [7,8] 。
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