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未来十年值得关注的5种先进核反应堆

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  美国能源部(DOE)最近宣布为五个团队提供3000万美元的初始资金用于“降低未来示范风险”计划,以解决技术、运营和许可方面的挑战,减少先进核反应堆技术开发风险,为将来的演示验证和最终部署做准备。

  “降低未来示范风险”计划属于先进反应堆示范计划(ARDP)下的三个计划之一,其目标是设计和开发安全、经济可负担的先进核反应堆技术,并在未来10~14年内获得许可和部署。五个团队具体情况如下:

  1、Hermes小型试验核反应堆


  ◎Kairos Power公司的氟盐冷却高温核反应堆的设计概念图

  Hermes小型试验核反应堆是商用KP-FHR(美国Kairos Power公司的氟盐冷却高温核反应堆)的缩小版,是一种新型的先进核反应堆,采用卵石状三结构各向同性颗粒燃料(TRISO)与低压氟化物盐冷却剂相结合,能有效地从燃料中传递热量,产生电力。商用电力设计为140兆瓦,能在比大多数先进反应堆更低的温度下运行,并可实时进行燃料加注,提供高可用性。该反应堆预计将于2026年投入运营,并将在田纳西州橡树岭进行演示验证。

  美国Kairos Power公司将主导Hermes小型试验核反应堆的设计、建造和运行,并与美国橡树岭国家实验室(ORNL)、美国爱达荷州国家实验室(INL)、美国电力研究所(EPRI)和美国Materialon公司合作。Kairos Power公司7年获得的合同总额为6.29亿美元(其中美能源部资助金额为3.03亿美元)。

  2、 eVinci™微型核反应堆


  ◎西屋电气公司eVinci微型核反应堆设计概念图

  eVinci是一种可移动式微型核反应堆,在30天内即可安装到现场。该反应堆采用三结构各向同性颗粒燃料(TRISO)和专用的热管设计,电力为15兆瓦,可在电网或偏远地区弹性运行。

  美国西屋电气公司将主导eVinci微型核反应堆的研发,并与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、INL和美国德克萨斯A&M大学合作,为该反应堆热管和减速剂测试并制造部件,以开发一个小型示范装置。预计将在2024年之前演示验证原型,计划在21世纪20年代中后期实现全面部署。该项目将有助于降低与减速剂碳罐设计相关的技术风险,提高制造热管芯的能力,并开发经济可行的换料工艺和许可证发放方法。西屋电气公司7年获得的合同总额为930万美元(其中美能源部资助金额为740万美元)。

  3、BWXT先进核反应堆(BANR)


  ◎BXWT公司先进核反应堆设计概念图

  BWXT先进核反应堆将是一种移动式微型核反应堆,其设计重点是使用三结构各向同性颗粒燃料(TRISO)实现高浓缩铀,并使用碳化硅(SiC)基质改进堆芯设计。该反应堆在离网条件下和偏远地区可以使用,可产生50兆瓦的热能,预计于21世纪30年代初期部署。

  美国BWXT公司将主导该项目的研发工作,并与INL和ORNL合作,对燃料进行测试和鉴定。研发工作还将专注于优化新的制造技术,从而可以将微型核反应堆的成本减半,并开发有利于其他先进反应堆设计的能力。BWXT公司7年获得的合同总额为1.066亿美元(其中美能源部资助金额为8530万美元)。

  4、SMR-160小型模块化核反应堆


  ◎Holtec公司SMR-160核电站设计概念图

  SMR-160是一种轻水冷却小型模块化核反应堆。电力设计为160兆瓦,可在其二次侧使用风冷冷凝器,因此可以部署在世界上最干旱的地区。

  美国Holtec政府服务公司将获得资金用于该反应堆的早期设计、工程和许可工作。该公司正与美国基维特电力建设公司、法国法玛通公司、日本三菱动力产品公司、美国西方服务公司和INL合作,进行早期设计和电厂开发工作,为加速开发和演示验证SMR-160小型模块化核反应堆做准备。Holtec 政府服务公司具有出色的制造能力,可以在美国境内制造大部分零部件。团队计划在新泽西州的牡蛎溪核电站退役后演示验证SMR-160小型模块化核反应堆。Holtec 政府服务公司7年获得的合同总额为1.475亿美元(其中美能源部资助金额为1.16亿美元)。

  5、熔融氯化物反应堆实验(MCRE)


  ◎TerraPower公司的熔融氯化物快速反应堆技术设计概念图

  熔融氯化物反应堆实验(MCRE)是基于美国泰拉能源公司的熔融氯化物快速反应堆(MCFR)技术的基础上建立并运行的小型反应堆实验,将是全球首个快谱盐反应堆。MCRE可以在商用电网上使用,并可灵活使用多种燃料,甚至是其他反应堆使用过的核燃料。MCRE将为示范反应堆的设计、许可和运行提供信息,预计将在未来五年内投入运行。

  美国南方服务公司将主导该项目的设计、建造和运行,并与美国泰拉能源公司、英国CORE-POWER、法国欧安诺公司和美国电力研究所(EPRI)以及其他私营公司、实验室和大学合作。南方服务公司7年获得的合同总额为1.13亿美元(其中美能源部资助金额为9040万美元)。

  除上述五种设计,美国能源部还计划在12月底投资2000万美元,用于支持不成熟但新颖的先进反应堆设计,以进一步推进先进反应堆的新概念开发,以便在21世纪30年代中期之前演示验证有前景的反应堆。

  如需转载请注明出处:“国防科技要闻”(ID:CDSTIC)

  来源 | 美国能源部网站

  图片 | 互联网

  作者 | 孙琴

  编辑 | 刘伟雪

  注:图文来源网络,文中观点不代表本公众号立场,相关建议仅供参考。

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