中国下一代核反应堆计划
中美科学家在美国橡树岭国家实验室举行会晤,标志着下一代核动力方面的合作。照片背景为20世纪60年代历史性熔盐反应堆试验现场。
本周,一批核科学专家和企业家聚集在美国田纳西州的橡树岭国家实验室,参观了熔盐反应堆试验50周年纪念——该试验于20世纪60年代在橡树岭进行,从而建立了一个新型的核反应堆。熔盐反应堆采用液体,而非固体燃料棒,作为生产核反应的燃料,从而使加热水产生的蒸汽反过来发电。相比于传统的轻水反应堆,在安全、抗扩散、经济方面具有很多优点,当时世界各地都在寻求低成本、低碳能源。
50周年研讨会,报告包括了TerraPower、Flibe Energy、Moltex Energy和Terrestrial Energy,以及大型Southern Power等反应堆的发展,是迄今为止最大型、最重要的聚会,将这项几十年的老技术创新带往商业化。
研讨会的主持为上海应用物理研究所(Shanghai Institute of Applied Physics)熔盐反应堆项目主任XuHongjie(徐宏杰)。在中科院主持下,SINAP与橡树林合作推进盐冷却反应堆(采用熔盐来转移热量,从而冷却反应堆)和盐燃料反应堆(其中,产能的核反应发生处的燃料溶解于盐液当中)的研究合作。2011年12月,上海-橡树岭已签署了合作协议,但在核能方面,特别是熔盐反应堆以及钍的使用等先进技术方面一直备受争议。钍是一种比铀更清洁、安全且存量更大的核燃料。
本周在橡树岭,徐概述了一个线路图,表明中国比世界上其他先进的反应堆研发项目都走得更远。中国目前仍有将近3/4的电力来自于燃煤,正努力开发低碳能源,包括传统核电站和熔盐等先进系统。根据世界核协会的统计,作为世界上最大的温室气体排放,中国到2020年核容量将翻倍。
徐详细介绍了多阶段计划,未来五年建设示范反应堆以及2030年左右开始部署商业化。该研究所计划至2020年建设一个10兆瓦的试验堆,采用固体燃料,并建设一个2兆瓦的液体燃料试验堆来展示钍-铀燃料循环。(钍不可裂变,在反应堆内部转变成可裂变的铀同位素,从而产生能量并维持核反应。)
徐说,SINAP有约700名核工程师在研究熔盐反应堆,这一数字低于世界各地其他先进反应堆研究项目。该团队初步设计一个10兆瓦的钍熔盐反应堆,并掌握了建设及运行这种反应堆的一些技术挑战,如高纯熔盐的制备和对氚的控制,氚是氢的一种同位素,危险性极高,可用于制造核武器。氚的生产限制是熔盐反应堆发展的一个关键研究目标。
虽然出席橡树林研讨会的人员都很熟悉中国项目的轮廓,但其复杂程度及项目进展还是让大多数人感到吃惊。
“他们四年来的发展非常令人感到惊讶。这说明在一个项目投入数百名研究人员将会加速其发展。” Terrestrial Energy商业发展副总裁John Kutsch这样表示。Terrestrial Energy正在开发自己的熔盐反应堆。
中国警告了部分在核领域视中国为竞争对手并反对美国共享初始技术的美国研究人员。中国不仅要建设反应堆来供应国内电力,而且将成为核技术的世界主要供应商。中美协议首次公布之时,一些评论家将这种合作描述成技术转移的危险形式。
从更广泛的角度来看,发展安全经济、可商业化和快速部署的核能技术将是限制全球气候变化的巨大成就,无论对于哪个国家都是首选。面临资金的长期投入和美国的技术许可,许多下一代核反应堆开发商说将可能在其他国家测试其设备,包括中国。
橡树岭项目首席研究员David Holcomb针对该合作协议说,“两家机构都希望更迅速的推进盐冷却反应堆。因此,合作是两国政府共同批准的。”
像任何地方的科学家一样,徐也面临着项目下一阶段资金问题。SINAP的熔盐反应堆研究的经费资助至2017年。除此之外,该研究所正在寻求中央政府、上海政府以及私营企业的其他资助。SINAP最近与方大集团(Fangda Group)达成协议,来帮助开发反应堆的熔盐冷却剂。方大集团是一家生产碳素制品、钢铁及化工的大型中国集团。
徐说:“我非常有信心。SINAP能够将熔盐反应堆项目推向商业化。因为,你看,中国政府打算支持核能未来技术的发展。核能技术的中国市场非常大。”
新材料在线编译整理——翻译:菠菜 校正:摩天轮
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