|
作為下一代先進核能系統(tǒng),針對第四代核能技術(shù)的發(fā)展,第一屆“第四代核能系統(tǒng)國際論壇(Generation IV International Forum,GIF)”于?2002?年提出了第四代核電的?6?種堆型和研究開發(fā)路線圖。2012?年?11?月在圣地亞哥、2015?年?5?月在日本分別舉辦了第二、三屆研討會。第四屆?GIF?研討會于?2018?年?10?月16—17?日在法國巴黎舉行,議題包括第四代核能系統(tǒng)發(fā)展的驅(qū)動因素、第四代核能系統(tǒng)演示和部署的創(chuàng)新和研發(fā)支持、從研究到項目示范、從示范到市場化?4?個方面。GIF?也與國際原子能機構(gòu)(IAEA)保持著長期的合作關(guān)系。第?11?屆?GIF-IAEA?創(chuàng)新型反應堆項目(INPRO)對接會議于?2017?年?2?月在奧地利維也納舉行,議題涵蓋了核能經(jīng)濟、安全、物理保護、防止擴散評估方法、通用先進反應堆技術(shù)信息交換等方面的合作,預計未來將擴展到其他領(lǐng)域,如先進反應堆的特殊安全要求,先進反應堆的未來市場條件/要求(如與可再生能源的整合)等。
釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)
釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)是第四代先進核能系統(tǒng)?6?個候選之一,包括釷基核燃料、熔鹽堆、核能綜合利用?3?個子系統(tǒng)。釷基核燃料儲量豐富、防擴散性能好、產(chǎn)生核廢料更少,是解決長期能源供應的一種技術(shù)方案。熔鹽堆分為液態(tài)燃料熔鹽堆(MSR-LF)和固態(tài)燃料熔鹽堆(MSR-SF),后者也被稱為氟鹽冷卻高溫堆(FHR)。熔鹽堆使用高溫熔鹽作為冷卻劑,具有高溫、低壓、高化學穩(wěn)定性、高熱容等熱物特性,并且無須使用沉重而昂貴的壓力容器,適合建成緊湊、輕量化和低成本的小型模塊化反應堆;熔鹽堆采用無水冷卻技術(shù),只需少量的水即可運行,可用于干旱地區(qū)實現(xiàn)高效發(fā)電。熔鹽堆輸出的?700℃?以上高溫核熱可用于高效發(fā)電,同時由于其使用高化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定的無機熔鹽作為傳蓄熱介質(zhì),非常適合長距離的熱能傳輸,從而大幅度降低對于核能綜合利用的安全性顧慮,可以實現(xiàn)大規(guī)模的核能制氫,同時為合成氨等重要化工領(lǐng)域提供高品質(zhì)的工藝熱,進而有效緩解碳排放和環(huán)境污染問題。
保證反應堆的安全可靠運行是核能發(fā)展中最重要的先行目標。作為第四代核能系統(tǒng),熔鹽堆具有很高的固有安全性,堆內(nèi)工作環(huán)境為近常壓,極大地降低了主容器、堆內(nèi)構(gòu)件及安全殼等的承壓需求,一些在水堆內(nèi)發(fā)生的事故將可以得到避免,如大破口及雙端斷裂事故、管道破口導致的冷卻劑閃蒸噴發(fā)現(xiàn)象等。熔鹽的沸點高至?1?400℃?左右,而堆內(nèi)運行溫度在?700℃,安全閾值很高:當溫度超過設(shè)定值時,反應堆底部的冷凍塞會因過高溫自動熔化,摻混了核燃料的熔鹽流入應急儲存罐與中子反應區(qū)分離,核反應隨即終止。熔鹽可作為反應堆的一層安全屏障,溶解滯留大部分裂變產(chǎn)物,特別是氣態(tài)裂變產(chǎn)物(如?Cs-137、I-131?等);熔鹽化學穩(wěn)定性高,不與其他物質(zhì)作用,防止了新的衍生事故發(fā)生,可在很大程度上降低事故后的環(huán)境影響。熔鹽堆可以在線后處理,是能夠高效利用釷的唯一堆型。熔鹽堆可靈活地進行多種燃料循環(huán)方式,如一次利用、廢物處理、燃料生產(chǎn)等,不需要特別處理而直接利用鈾、釷和钚等所有核燃料,也可利用其他反應堆的乏燃料。