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未來十年值得關注的5種先進核反應堆

 醉清風1126 2020-12-29

美國能源部(DOE)最近宣布為五個團隊提供3000萬美元的初始資金用于 “降低未來示范風險”計劃,,以解決技術,、運營和許可方面的挑戰(zhàn),減少先進核反應堆技術開發(fā)風險,,為將來的演示驗證和最終部署做準備,。

“降低未來示范風險”計劃屬于先進反應堆示范計劃(ARDP)下的三個計劃之一,其目標是設計和開發(fā)安全,、經濟可負擔的先進核反應堆技術,,并在未來10~14年內獲得許可和部署。五個團隊具體情況如下:

1,、Hermes小型試驗核反應堆 

◎Kairos Power公司的氟鹽冷卻高溫核反應堆的設計概念圖

Hermes小型試驗核反應堆是商用KP-FHR(美國Kairos Power公司的氟鹽冷卻高溫核反應堆)的縮小版,,是一種新型的先進核反應堆,采用卵石狀三結構各向同性顆粒燃料(TRISO)與低壓氟化物鹽冷卻劑相結合,,能有效地從燃料中傳遞熱量,,產生電力。電力商用設計為140兆瓦,,能在比大多數(shù)先進反應堆更低的溫度下運行,,并可實時進行燃料加注,提供高可用性,。該反應堆預計將于2026年投入運營,,并將在田納西州橡樹嶺進行演示驗證,。

美國Kairos Power公司將主導Hermes小型試驗核反應堆的設計、建造和運行,,并與美國橡樹嶺國家實驗室(ORNL,、美國愛達荷州國家實驗室(INL)、美國電力研究所(EPRI)和美國Materialon公司合作,。Kairos Power公司7年獲得的合同總額為6.29億美元(其中美能源部資助金額為3.03億美元)。

2,、 eVinci?微型核反應堆

◎西屋電氣公司eVinci微型核反應堆設計概念圖

eVinci是一種可移動式微型核反應堆,,在30天內即可安裝到現(xiàn)場。該反應堆采用三結構各向同性顆粒燃料(TRISO)和專用的熱管設計,,電力為15兆瓦,,可在電網或偏遠地區(qū)彈性運行。

美國西屋電氣公司將主導eVinci微型核反應堆的研發(fā),,并與美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室,、INL和美國德克薩斯A&M大學合作,為該反應堆熱管和減速劑測試并制造部件,,以開發(fā)一個小型示范裝置,。預計將在2024年之前演示驗證原型,計劃在21世紀20年代中后期實現(xiàn)全面部署,。該項目將有助于降低與減速劑碳罐設計相關的技術風險,,提高制造熱管芯的能力,并開發(fā)經濟可行的換料工藝和許可證發(fā)放方法,。西屋電氣公司7年獲得的合同總額為930萬美元(其中美能源部資助金額為740萬美元),。

3、BWXT先進核反應堆(BANR)

◎BXWT公司先進核反應堆設計概念圖

BWXT先進核反應堆將是一種移動式微型核反應堆,,其設計重點是使用三結構各向同性顆粒燃料(TRISO)實現(xiàn)高濃縮鈾,,并使用碳化硅(SiC)基質改進堆芯設計。該反應堆在離網條件下和偏遠地區(qū)可以適用,,可產生50兆瓦的熱能,,預計于21世紀30年代初期部署。

美國BWXT公司將主導該項目的研發(fā)工作,,并與INL和ORNL合作,,對燃料進行測試和鑒定。研發(fā)工作還將專注于優(yōu)化新的制造技術,,從而可以將微型核反應堆的成本減半,,并開發(fā)有利于其他先進反應堆設計的能力。BWXT公司7年獲得的合同總額為1.066億美元(其中美能源部資助金額為8530萬美元),。

4,、SMR-160小型模塊化核反應堆

◎Holtec公司SMR-160核電站設計概念圖

SMR-160是一種輕水冷卻小型模塊化核反應堆。電力設計為160兆瓦,可在其二次側使用風冷冷凝器,,因此可以部署在世界上最干旱的地區(qū),。

美國Holtec政府服務公司將獲得資金用于該反應堆的早期設計、工程和許可工作,。該公司正與美國基維特電力建設公司,、法國法瑪通公司、日本三菱動力產品公司,、美國西方服務公司和INL合作,,進行早期設計和電廠開發(fā)工作,為加速開發(fā)和演示驗證SMR-160小型模塊化核反應堆做準備,。Holtec 政府服務公司具有出色的制造能力,,可以在美國境內制造大部分零部件。團隊計劃在新澤西州的牡蠣溪核電站退役后演示驗證SMR-160小型模塊化核反應堆,。Holtec 政府服務公司7年獲得的合同總額為1.475億美元(其中美能源部資助金額為1.16億美元),。

5、熔融氯化物反應堆實驗(MCRE)

◎TerraPower公司的熔融氯化物快速反應堆技術設計概念圖

熔融氯化物反應堆實驗(MCRE)是基于美國泰拉能源公司的熔融氯化物快速反應堆(MCFR技術的基礎上建立并運行的小型反應堆實驗,,將是全球首個快譜鹽反應堆,。MCRE可以在商用電網上使用,并可靈活使用多種燃料,,甚至是其他反應堆使用過的核燃料,。MCRE將為示范反應堆的設計、許可和運行提供信息,,預計將在未來五年內投入運行,。

美國南方服務公司將主導該項目的設計、建造和運行,,并與美國泰拉能源公司,、英國CORE-POWER、法國歐安諾公司和美國電力研究所(EPRI)以及其他私營公司,、實驗室和大學合作,。南方服務公司7年獲得的合同總額為1.13億美元(其中美能源部資助金額為9040萬美元)。

除上述五種設計,,美國能源部還計劃在12月底投資2000萬美元,,用于支持不成熟但新穎的先進反應堆設計,以進一步推進先進反應堆的新概念開發(fā),,以便在21世紀30年代中期之前演示驗證有前景的反應堆,。

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