解放日报:在干旱地区也能高效发电!中国正引领全球熔盐堆研究,计划2020年建成2兆瓦实验堆

2018/12/30 | 【 【打印】【关闭】 | 访问次数:
来源:上观新闻 作者:黄海华
“半个世纪前源自橡树岭的美国科学家的梦想,正在几千英里之外的中国实现。”

  “到2020年底,一个2兆瓦的钍基熔盐实验堆计划在我国建成,对我国能源可持续发展具有特殊的意义。我们从物理设计和材料研究入手,已掌握熔盐堆全部关键技术,不会受外国禁运政策的影响。国际上评价我们的熔盐堆研发已达到国际领先水平。这将是继上世纪美国橡树岭国家实验室之后的第二个熔盐实验堆,且将是全球唯一运行着的熔盐实验堆。”12月29日,中科院先进核能创新研究院院长徐洪杰,在上海市核学会成立40周年的学术报告会上透露。

  只需少量的水,即使在干旱地区也能高效发电 

  钍基熔盐堆作为国际上正在发展的第四代反应堆技术,具有突出的安全特性和民用特性。“它最大的特点是失效安全,也就是说,即便它出了事故,也不会对社会和公众产生危害。”徐洪杰介绍,现在商用的反应堆一般都建在海边,因为需要大量的水来冷却,而熔盐堆不需要那么多水,它是用熔盐和空气来冷却,这种无水冷却的特性使得熔盐堆可以建在沙漠和戈壁,我国的熔盐实验堆项目就选址在了甘肃武威。一般处理核事故时,需要建设一个“罩”来隔离事发现场,熔盐堆可以建在地下,即将开工的熔盐实验堆就直接建在了地下10米,万一发生问题,带着核燃料的熔盐会自动流到应急罐里,冷却后它就是个难以溶解的大盐块,也不会扩散。”

  在原子家族中,钍排在第90位,与排在第92位的铀仅相差两位。地球上钍资源的估计储量是铀资源的3到4倍,我国更是钍资源大国,实现钍基燃料的高效利用,对我国能源可持续发展具有特殊的意义。熔盐堆以熔盐作为反应堆的冷却剂,熔盐具有高温、低压、高化学稳定性、高热熔等非常理想的反应堆热量传输特性,可建成紧凑、轻量化和低成本的反应堆。熔盐堆运行只需少量的设备循环冷却水,即使在干旱地区也能够高效发电。熔盐堆输出温度可达七百摄氏度以上,输出的高温热能既可用于发电,也可用于工业生产和高温制氢、吸收二氧化碳制甲醇等,缓解气候问题和环境污染,实现核能综合利用。

  建成全球最大的钍基熔盐堆研发队伍 

  在未来碳排放受限制的世界,核能不可替代。钍基熔盐堆更是国际先进核能的研发热点,发达国家均积极投入研发。美国计划2030年前,完成一到两种先进堆的研发,达到商业化建堆条件。其中,重点研发堆型包括钠冷快堆、高温气冷堆和熔盐堆。谷歌和微软公司等知名研究机构,正在大力推进熔盐堆研发。

  此外,英国和加拿大拟与美国合作研发熔盐堆。日本则采取举国体制,以熔盐堆为目标,重启先进核能的研发。俄罗斯、法国、德国、瑞士、丹麦、捷克等国的国立研究所也正在开展熔盐堆研究。

  “10年前,这一项目起步时,人才队伍基本是零,现在我们有全球最大的钍基熔盐堆研发队伍。”徐洪杰说。依托中科院上海应物所,中科院内外10多个研究机构和大学,打破“围墙”协同创新,组建了一支750人的科技队伍,建成了配套齐全的(冷)实验研究基地。

  钍基熔盐堆的研发,面临诸多科学技术挑战。比如,安全防护要求大幅提升,新一代材料的研发需求等。“我们从基础做起,从材料做起。只有自己掌握了技术,才不会受制于人。”徐洪杰介绍,钍基熔盐堆项目于2011年被列入中科院先导专项,其目标是用20年左右时间研发第四代的裂变反应堆核能系统以及钍铀循环技术,达到工业应用。至今,已突破氟盐腐蚀控制等7项核心关键技术,建成了高温熔盐实验回路系统等4大原型系统,在实验室规模掌握了钍基熔盐堆的科学与技术。2017年11月,熔盐实验堆项目落户甘肃武威,正式进入工程建设阶段。

  从实验室到工业化,还有很长的路要走 

  “更便宜、更洁净的核能即将成为现实——但不是在50多年前就发明该项技术的美国。”“半个世纪前源自橡树岭的美国科学家的梦想,正在几千英里之外的中国实现。”《麻省理工科技评论》对中国即将建成的钍基熔盐实验堆做出了评价。

  根据国际上公认的发展战略,到2030年,包括熔盐堆在内的四代反应堆技术将比较成熟,开始做工业示范。到2050年,则可以进行大规模商业化应用。“从实验室优势到工业优势,真正实现产业化,我们还有很长的一段路要走。” 徐洪杰说。

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