随着时代变迁,现正服役中的核电厂已趋于老旧,加上世界越来越重视核安,因此将更多精力放在绿色能源、或改开发更小型更安全的新型核反应炉已是趋势。最近美国能源部(DOE)核能办公室宣布支持 5 种新型核反应炉开发,并将在未来 7 年挹注资金 6 亿美元。
目前,世界上商转中的核反应炉大多是第二代反应炉,少数十几个是较新第三代反应炉,后者具有明显优于前者的先进核燃料管理技术、热效率、被动核安全系统等,而第四代反应炉在设计上更高效、运行成本更低廉,本质上也更安全,与目前主导的轻水加压反应炉大不相同,只不过目前都还在研发阶段。
现在,美国能源部拨款支持先进反应炉示范计划(Advanced Reactor Demonstration Program,ARDP)中的 5 个新型反应炉技术,目标是能在未来 10~14 年内获得部署许可。
第一个是 Kairos Power 公司的 Hermes Reduced-Scale 试验反应炉,属于氟化盐冷高温反应炉(Fluoride Salt-Cooled High Temperature Reactor),使用由铀、碳和氧组成的三重各向同性晶体(Tri-structural ISOtropic,TRISO)铀核燃料,封装在三层碳和一层陶瓷材料中(以防止放射性废料泄露),再借由熔盐提供低压高温冷却的方式有效地将热量带出炉芯。
第二个是 BWXT 公司的 BWXT 先进核反应炉(BANR),同样使用 TSIRO 燃料,差别在于这个微型反应炉设计成可运输。
第三个是 Westinghouse Electric Company 公司的 eVinci——一种用于分散式应用的微型反应炉。与大型集中式核电厂相比,这种小尺寸模块可透过标准军用交通工具运输、30 天内就能在现场快速部署完毕,设计寿命 40 年,燃料也不用频繁补充,约 3 年巡一次即可。
第四个是以轻水反应炉为基础的 Holtec SMR-160,使用的核燃料在当今市场就能买到,不需另外开发产业链,且透过风冷式冷凝器技术,核电厂选址便能考虑缺水地区,比如沙漠。
第五个为美国南方电力公司(Southern Company)与 TerraPower 公司合作开发的熔融氯化物反应炉试验(Molten Chloride Reactor Experiment,MCRE),该技术技利用液态盐作为反应炉炉芯的燃料和冷却剂,由于温度更高,故效率也更高,推出商业规模的话能产生高达 1,200MW 的电力。
除了这 5 个新的概念型反应炉,美国能源部其实在今年 10 月中也宣布补贴另 2 个团队 TerraPower、X-energy 各 8,000 万美元的反应炉研发,以期推进第四代核能发展。
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(首图来源:pixabay)
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