甘肃武威,一座安静的实验堆正在改变着全球的能源格局。
在甘肃武威的实验基地,我国的科研人员是完成了一项历史性的突破,成功的实现了钍铀核燃料转换。
这一个成就也使得中国成为了目前国际上唯一运行并且实现钍燃料入堆的熔盐堆,这也标志着在第四代核能技术领域已经是取得了重要的进展。
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同时上海应用物理研究所跟江南造船正在推进建造全球首艘钍基核动力集装箱船,这一艘船是可以装载14000个标准集装箱的是配备了200兆瓦热功率的钍基熔盐反应堆。
钍基熔盐堆属于第四代的先进核能系统,它是能够以高温熔岩作为冷却剂,具有固有安全、无水冷却、常压工作和高温输出等优点。
跟传统的核反应堆来相比的话,钍基熔盐堆的运行原理是截然不同的,它是使用了钍作为核燃料,在反应过程当中,钍元素吸收了中子以后会转变成为铀233,实现燃料的自持循环。
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中国科学院上海应用物理研究所的研究人员是介绍:钍转换成铀,这也是世界上第一次在熔盐堆里面加钍,初步的验证了钍资源利用的可行性。
安全性是钍基熔盐堆的突出优势了。由于熔盐堆在常压下运行是不存在高压爆炸的风险的,反应堆是具有负温度系数,当温度升高的时候,核反应堆会自然的减缓,确保运行安全。
中国的钍基熔盐堆的发展历程可以说是一条清晰的自主创新之路的。
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2011年中国科学院就启动了“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统”先导科技专项。经过了10多年的攻关,科研团队是攻克了设计,关键材料和设备研制等多个方面的技术难题。
值得关注的就是,试验堆整体国产化率是超过了90%,关键的核心设备全部是国产化的,实现了供应链的自主可控。
钍基熔盐堆对于中国的能源安全是具有重要的战略意义的,根据相关的报道,我们国家的铀资源对外的依赖度是比较高的,而钍资源储量就相对的丰富了。
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根据专家的估算,我们国家的钍资源如果说用来发电的话,是可以满足长期的能源需求的,是有助于优化能源结构的。
钍基熔盐堆的无水冷却特性,,它是可以建在干旱的地区,跟风电光伏进行结合,形成多能互补的一种低碳能源系统。
钍基熔盐堆的技术突破,将会开启一系列的重要的应用场景。
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在航运领域,研发中的核动力集装箱船采用的就是200兆瓦的钍基熔盐堆,是可以实现45~50%的热电转换效率的,相比传统的反应堆约有33%的效率是有了显著的提升。
在能源供应方面,这一项技术是可以给沿海地区和岛屿提供稳定的电力,还可以给偏远地区提供可靠的能源保障的。
在数字经济领域,钍反应堆的高能效特性,是可以给大型的数据中心,AI算例基地提供稳定的电力,支持数字经济的发展。
中国在钍基熔盐堆领域的进展,给全球的合同发展提供了新的可能性。
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目前多个国家在开展第四代核能技术研究,中国在这一个领域取得的进展,也是展现出了和平利用核能的一个新途径。
根据了解,我们国家已经是计划在2035年建成百兆瓦级的钍基熔盐堆示范工程并且是实现示范应用,这将会给清洁能源的发展提供了新的技术路径。
从能源安全再到绿色发展,从航运革命再到数字经济,中国正在开发的不仅仅是一项核能技术,更加是一条清洁能源的发展新路径。
参考资料:
1. 中国科学院上海应用物理研究所相关研究进展
2. 钍基熔盐堆核能系统专项研究成果
3. 国内外第四代核能系统研究资料
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