中国核能领域新进展:第四代核堆突破,钠冷快堆和钍基熔盐堆即将取得重大进展

裂变之能 2023-12-21
1770 字丨阅读本文需 5 分钟

据报道,全球首座第四代核电站——石岛湾核电站,已在中国北方的山东省投入商业运行。第四代核电技术的主要特点是更加安全。这种高温气冷反应堆利用氦气作为冷却剂,而不是像很多现有反应堆那样用水冷却。一旦发生故障,不会出现堆芯熔毁和放射性物质外泄。

中国第四代核堆突破

中国这次投入商业运行的第四代核反应堆,属于高温气冷堆,关键技术来自清华大学和中国华能。

高温气冷堆使用石墨作为减速剂,可使用低浓缩铀、高浓缩铀和钍作为燃料,并实现钍-铀燃料循环,理论出口温度可高达1,000 ℃,因而可以通过热化学硫-碘循环生产氢气。高温气冷堆由于利用氦气冷却,石墨减速,具有固有的安全特性,即使是控制装置都失效,球床反应堆也很难让堆芯熔化,因而被认为“本质”上非常安全。

第一个高温气冷堆在南非建成,但由于成本增高,技术难以突破,在2010年就停止了资金注入。而这时中国科学家却认为技术已经突破,在建成一个10兆瓦的高温气冷实验堆后,2012年底就由华能牵头,联合清华大学、中核集团,迅速开始了石岛湾高温气冷堆商业模组的建设,在2021年成功临界并开始并网发电,2022年实现双堆商业运行。石岛湾核电站拥有两个250兆瓦的热反应堆,以及一个装机容量为200兆瓦的蒸汽发生器,可用于制取零碳排放的氢气。

今年12月6日,石岛湾高温气冷堆核电站在完成168小时连续运行考验后,国家能源局和华能正式宣布,全球首座第四代商业核电站正式投产转入商业运行,中国已在第四代核技术领域处于世界领先地位。

与此同时,中国也形成了由500多家上下游单位组成的第四代高温气冷堆建设体系,国产化率达93.4%,并培养了一批具备高温气冷堆建设和运维管理经验的专业人才队伍,形成了一套可复制、可推广的标准化管理体系,建立起以专利、技术标准、软件著作权为核心的自主知识产权体系。

而美国、日本、加拿大等国的第四代核反应堆仍在研究和设计,还没有开始建设的项目,这意味着中国的第四代核电站将可能在较长时间内一枝独秀,有可能走出国门,走向世界,为全世界脱碳减排做出更大贡献。

钠冷快堆和钍基熔盐堆或即将突破

另外中国在第四代核反应堆的钠冷快堆和钍基熔盐堆上可能也即将突破。今天我还看到一个消息,上海江南造船厂已公布了一艘名为KUN-24AP的新型集装箱船设计,将成为世界上第一艘核动力集装箱巨轮,由钍基熔盐堆驱动。

钍基熔盐堆体积小但技术复杂,经过10多年徒劳无功的早期开发后,大多数国家都已经放弃了,包括美国和苏联——美国原本打算用它作为远程核动力轰炸机的引擎。不过进入21世纪后,随着新材料的出现,这一技术又重新受到关注,但大多数的研究是秘密进行的,你懂的——这种反应堆可安装在船舶、飞机上,具有潜在的军事用途。中国如果在这方面取得突破,无疑具有极为重要的意义。

今年6月,国家核安全局已向中科院上海所位于甘肃武威市戈壁滩的第一座2兆瓦液体燃料钍熔盐反应堆颁发了许可证,允许其进行10年的试运行,这应该也是全球第一例。有趣的是,该项目2018年奠基时,曾因请道士作法保平安而受到广泛批评,并被立案调查,中科院还为此道了歉,网上有公开报道。

中国核能建设速度快于其他任何国家!

据报道,国际原子能机构数据显示,在过去10年中,中国新增37座核反应堆,总数达到55座。同一时期,以总数93座居于世界首位的美国仅新增2座。

消息指出,中国的目标是每年安装6-8个核反应堆。中国核监管机构称,中国有能力每年新增8-10座。中国国务院批准在2022年建造10座核反应堆。总体而言,中国目前在建的核反应堆有22座,比其他任何国家都要多得多。

与此同时,多种原因导致西方国家核电发展停滞。首先,反应堆建设需要大量前期投资,并且要数年才能建成。而且,该行业受到严格监管,这带来了相当大的阻力。相比之下,中国则通过向国有能源公司提供廉价贷款以及土地和许可证,为核电的发展铺平了道路。此外,核能供应商还可获得"上网电价"补贴。

根据国际能源署数据,中国的核电价格为每兆瓦时70美元左右,而美国和欧盟分别为105美元和160美元。

据了解,中国于2021年10月发布有关实现"双碳目标"的意见,力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。核电是一种高质量、高密度、零排放的清洁能源。中国已将核技术视为助力能源行业脱碳的一个重要途径。《“十四五”现代能源体系规划》提出,积极安全有序发展核电,到2025年,核电运行装机容量将有望达到7000万千瓦左右。在中国,从秦山一期的第二代核能系统,到华龙一号、国和一号等自主第三代核电机组完成研发乃至商业运行,再到具有第四代核能系统特征的高温气冷堆首次并网,国内核能发电量已位列全球第二。

文章来源: 俄罗斯卫星通讯社,徐德文科学频道

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处本网。非本网作品均来自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如您发现有任何侵权内容,请依照下方联系方式进行沟通,我们将第一时间进行处理。

0赞 好资讯,需要你的鼓励
来自:裂变之能
0

参与评论

登录后参与讨论 0/1000

为你推荐

加载中...