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快堆、高温气冷堆、超临界水冷堆…核能“明日之子”光芒初绽

新闻来源:中国核工业  作者:  发布时间:2018-03-15   点击数:
  •   2018年能源工作指导意见指出,把“清洁低碳、安全高效”的要求落实到能源发展的各领域、全过程,努力建设坚强有力的安全保障体系、清洁低碳的绿色产业体系、赶超跨越的科技创新体系。要更加注重绿色低碳发展,稳妥核电发展。        

      自上世纪40年代世界进入“原子时代”,人类对原子能的探索就从未停下脚步。核能在能源安全和环境危机的双重压力下,不断提升着代级标准,展现着核能清洁、高效等与生俱来的“禀赋”。而四代核能以其革命性优势——固有安全性高、经济性好、可持续发展、极少的核废物、燃料增殖的风险低、防止核扩散等,向人们展示着核能全新的维度。        

      瞭望全球,四代核能正“百花齐放”。我国四代核能研究相较于各国的“独领风骚”,正以极大的热情全面推进,从抽象的、概念的科学研究到“落入凡尘”,看似遥远的“明日之子”,正在绽放别样光芒,拉近着未来和今日的距离。

      精彩摘编

      快堆:点睛“明日核能”

      快堆是四代核电技术的主力堆型之一。在我国确定的“压水堆-快堆-聚变堆”的核能发展“三步走”战略中,快堆是其中重要一环。因此,无论是发展快堆技术,还是建设实验快堆,都对我国未来核电安全、高效、可持续发展起着至关重要的作用,是我国对核电未来发展的“点睛”一笔。

      中核集团快堆核电站技术领域首席专家、中国工程院院士徐銤认为:“我们通过实验快堆项目积累了钠冷快堆的设计建造经验,未来还将通过示范快堆项目实现我国钠冷快堆技术的进一步提升。”

      “钠冷快堆是第四代核电技术中最成熟的堆型,率先发展钠冷快堆,对我国迅速抢占核电技术制高点意义重大。目前我国正在研究的行波堆、ADS、铅(铋)快堆等,都直接利用了实验快堆项目的技术和人才积累,从而使我国有可能在短时间内突破关键技术,取得跨越式发展。”原子能院副总工程师张东辉说。

      高温气冷堆:商业推广的观察与思考

      中国虽不是第一个设计建造高温气冷堆的国家,但从目前进度来看,高温气冷堆技术在中国成为最接近商业化、安全性最高的核电技术已成事实。

      在新一轮的核电发展大潮以及“一带一路”、“走出去”等政策的利好下,高温气冷堆作为我国四代反应堆研发、建设的佼佼者,它未来的商业推广已成必然之势。

      从高温气冷堆目前的发展态势来看,中国的领先地位逐渐形成。近年来,高温气冷堆技术也受到了国际广泛关注,尤其在新一代先进核能系统的概念提出后,美国、日本、欧洲,都已经在加紧研发高温气冷堆。要继续巩固这一领域的优势地位,并成为领跑者,高温气冷堆产业化显得尤为重要。要让未来高温气冷堆的商业推广之路走的更加稳健,必须高瞻远瞩、提前谋划。

      超临界水冷堆:水堆极致

      面向未来20年的发展,超临界水冷堆作为四代核能系统的唯一水冷堆概念堆型,在可持续性、经济性、安全性、防止核扩散等方面具有自己的独特优势。中国核动力研究设计院反应堆工程研究所副所长兼总工程师、GIF超临界水冷堆系统中国正式代表黄彦平表示,中国在这一领域已经从外围的观察员身份走到了国际前沿,实现了从跟随到并跑的转变。

      中国自主设计了总体目标是:2025-2030年完成百万千瓦级超临界水冷堆核电站标准设计,基本具备建造商业化超临界水冷堆核电站的条件。

      超临界水冷堆作为水堆技术和超临界火电技术的结合,与我国压水堆技术基础和工业体系也比较契合,因此超临界水冷堆概念是一种非常有竞争力的概念堆型。从上个世纪50年代至今,水堆核电技术已经历了三代发展,每一代相对前一代都有技术革新和进步。超临界水冷堆从系统效率角度来看是水堆技术的极致,从目前来看,水堆技术的未来就是超临界水冷堆。

      铅基堆:“核电宝”畅想

      核能应用目前正朝着四代堆时代大跨步迈进。无论是核能多用途应用还是技术的进步,四代堆都值得期待。

      中科院核能安全技术研究所所长、FDS凤麟核能团队创建人吴宜灿表示,铅基堆的发展在第四代核能系统中已走在前列,这是包括第四代核能系统GIF组织在内的国际共识,铅基堆在国内外的影响力也持续增强,目前主要核大国都制定了铅基堆发展计划,世界范围内有多个示范工程项目正在实施,充分体现出铅基堆发展受到了广泛的重视。

      铅基堆采用铅基材料(铅、铅铋等)作为反应堆冷却剂,具有安全性好、易小型化、经济性好、可行性好的显著特点。

      在系列重大项目的支持下,目前我国铅基堆研发投入及相关工作进展在国际上处于引领性梯队,整体已跻身国际一流水平。建成了规模最大、功能与性能参数国际领先的实验装置群,提出并设计了小型化铅基堆“核电宝”,攻克了关键技术,为核能安全利用与小型化建立了重要技术途径。

      熔盐堆:归来

      2017年11月,中科院和甘肃省签署钍基熔盐堆核能系统项目战略合作框架协议,计划在甘肃建立两座熔盐堆。紧随其后,中科院官网表示, 两个核反应堆有望在2020年之前投入运行。

      钍基熔盐堆的特点之一是,其是第四代核电6种候选堆型之中唯一使用液态燃料的堆型。开发钍资源的核能利用是全世界半个多世纪以来的梦想。熔盐堆在经历了近半个世纪的低谷后,再一次走进人们的视野。

      中国科学院先进核能创新研究院筹备组组长徐洪杰说,“与第三代核技术相比,熔盐堆更安全,也更灵活,冷却剂为氟化盐,冷却后即变为固态盐,既不易泄漏,又不会与水源接触导致污染。同时,由于不依赖水源,使得反应堆选址更加自由,一旦技术成熟,可为中国内陆核电建设提供更灵活的厂址选择。”

      时隔40年之后,中国再次启动钍基熔盐堆的研究,计划用20年时间实现钍基熔盐堆的商业应用。





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