综述

蒸汽内循环路线是RBMK堆芯技术路线之一，通过流体加热器加热除低压蒸汽外的各类蒸汽为反应堆堆芯提供比一般蒸汽管道高数倍的散热（在较新版本被修复，目前散热情况有待测试）。产出的蒸汽可经过汽轮机发电，通过换热加热器为需求热力的机器设备提供运转所需的热力。下面，我将对蒸汽内循环RBMK这一特殊技术路线的不同应用前景进行详细叙述。

蒸汽内循环技术路线的应用前景

在HBM模组的核能应用中可以划分出“核供电”和“核供热”两个不同类别，前者利用朗肯循环为生产生活所需的各式设备供电（也可以通过电加热方案提供热力），较为通用。后者直接利用反应堆产出的热能供给纯热力需求极高的场景（例：石油精炼，冶金等），更加专用，但是对核燃料热能的利用效率更高。

我将分别讨论两条技术路线：

1.蒸汽内循环应用于核供电

图中：一台采用蒸汽内循环架构的胜利日系列RBMK

蒸汽内循环堆芯采取的散热方案是令蒸汽在不同级别（如热蒸汽-超热蒸汽）之间不断转换，让较低等级的蒸汽在堆芯中吸热，较高等级的蒸汽在堆芯外膨胀做功变回低等级蒸汽。这让外机系统中简省了冷凝系统留下的巨大空间，有利于堆芯的隐蔽和外机体积的缩小。这同时带来了一个缺点——由于热介质需要被预先加热才能通入反应堆，因此在建造时需要诸如级联锅炉，锆诺克斯反应堆一类的供热设备为通入的热介质进行预热，这让其在整备期间的占地面积较大，且冷启动时需要注意供水供电的连续性。更为可行的方案是让供热设备预先制备大量热介质并装罐储存，在必要时通过管路上的缓冲储罐一类的结构装入堆芯。

在运行过程中，蒸汽内循环堆芯得益于其特殊构造带来的高散热得以以高通量燃烧铀钚基燃料（Sa-326燃料尚未测试，也无此打算）。但是由于HBM的流体系统存在诸多问题，运行过程中可能会出现随机的热介质分布不均（如图中下部的流体加热器热介质明显减少），这个问题是所有蒸汽内循环反应堆的通病，只能等待Bob解决流体系统的分配问题。这可能会导致堆芯的局部过热进而熔毁。实际安装时，可以考虑在出现热介质减少现象的对侧制造局部的高通量以提高核燃料整体发热，但是请一定时刻留意出现热介质减少的流体加热器数量，如果出现2个及以上无热介质时，立刻插入一些控制棒！

综上所述，蒸汽内循环反应堆适用于一些对核能源小微型化要求强烈且隐蔽性要求极高的场景。在面对可能的敌人时，没有冷凝系统排放的巨量水雾是基地隐蔽的重要保证，此外堆芯的小体量和可以预先制备并存储的热介质也令其在基地受灾后进行重建时得以快速恢复并为重建工作提供电力支持。此外，在空间站或外星地面基地，需要紧急建设或空间稀缺且能源供应严重不足时，小微型化的航天型蒸汽内循环RBMK可以为工程建设提供重要保障。

2.蒸汽内循环应用于供热

图中：使用一台小型化蒸汽内循环堆芯进行供热供电的不完整原油精炼产线

上文中我已经提过蒸汽内循环堆芯的散热原理因此这里不再赘述。蒸汽内循环堆芯的热介质是两种不同类型的蒸汽，因此其可以方便地在换热加热器中产生HU。比如石油产线中，我们利用换热加热器提供的HU加热焦化装置，加热小型锅炉生产普通蒸汽供给催化裂化塔所需，其中富裕的一部分蒸汽还可以用于发电供给耗电的压缩机，加氢装置，真空炼油厂等设备，这里不再赘述。

由于核燃料的高热值和蒸汽内循环架构提供的易得的从回路中取热的方式，这令热源堆可以实现良好的小型化水平，供热时效率更高，同时供热堆芯仅需低功率运行就可以带动整条产线的运作，延长了一炉核燃料的生命周期，也让无需外界单独供电和消耗自身产物的长时间连续生产成为可能。

不过，有利有弊，供热堆的复杂通量变化导致其需要在第一次开堆时就被预先设置在一个合理的通量水平。此外我在实际试验时将堆芯的流体加热器对半分成了供热和供电两种不同用途，在正常运行时我发现供热一侧的热介质存在明显减少。因此在实际安装时，请不要使用任何发热会随着消耗变大而存在上涨的燃料棒，这可能会导致供热的流体加热器热介质耗竭，进而堆芯积热熔毁，出现难以预料的后果。

总结与展望

总而言之，蒸汽内循环堆芯在一部分特种应用场景当中可以很好的完成生产任务。但是其特殊构造为普及到一般场景中带来了困难。目前蒸汽内循环堆芯的主要研究方向是在航天领域和地面临时模块化反应堆机组中快速更换便宜的核燃料，可靠的运行，这同时还可以产出完全满足生产需求的电力和核材料，让蒸汽内循环这一剑走偏锋的技术路线拥有更均衡的性能。

最后：愿蒸汽内循环这一曾经辉煌过的技术路线得以继续发光发热，不被雪藏。

TsarevanIV

2024.7.10

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