“核電寶”開(kāi)啟核能產(chǎn)業(yè)新時(shí)代

發(fā)布日期：2018-03-26 瀏覽次數(shù)：885

近日，鉛基堆產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)在安徽合肥舉行。來(lái)自國(guó)家與地方主管部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)、百余名行業(yè)院士專家以及100余家行業(yè)單位的代表，圍繞“開(kāi)拓鉛基堆產(chǎn)業(yè)，共創(chuàng)革新型能源”的主題展開(kāi)了研討。

會(huì)上，倡議由中科院核能安全技術(shù)研究所牽頭共建“鉛基堆產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟”，推動(dòng)我國(guó)鉛基堆產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的完善，形成鉛基堆創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈條，服務(wù)國(guó)家能源戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

據(jù)了解，該所經(jīng)過(guò)三十余年的持續(xù)基礎(chǔ)研究與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，鉛基堆整體研發(fā)工作已處于國(guó)際領(lǐng)先水平?；阢U基堆技術(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)的“核電寶”，被認(rèn)為有望實(shí)現(xiàn)小型能源技術(shù)的革命，這兩年受到廣泛關(guān)注，帶動(dòng)國(guó)際超小型堆研究熱潮。

那么，“核電寶”究竟是什么“法寶”？怎么評(píng)價(jià)這款黑科技產(chǎn)品呢？今天，小編就跟大家聊聊有關(guān)“核電寶”的話題。

“核電寶”到底是什么？

“核電寶”其實(shí)就是一座超小型的可移動(dòng)核電站，采用了第四代核電技術(shù)——鉛基快中子反應(yīng)堆。目前，大部分的核電站，都采用水作為熱量傳遞的介質(zhì)，但同時(shí)人們也在尋找比水更優(yōu)秀的物質(zhì)，比如液態(tài)金屬。鉛基快中子反應(yīng)堆就是這樣一種采用液態(tài)鉛金屬冷卻的核能系統(tǒng)。

鉛雖然是一種固體金屬，但它的熔點(diǎn)比較低，只有327℃。如果把鉛與其它金屬做成合金（鉛基材料），例如鉛鉍合金或鉛鋰合金，則熔點(diǎn)更低，僅有一二百攝氏度。當(dāng)鉛或鉛合金熔化成液態(tài)后，粘度很低，具有非常好的流動(dòng)性，放在反應(yīng)堆內(nèi)，然后不斷循環(huán)流動(dòng)，帶走核燃料發(fā)出的熱量，整個(gè)過(guò)程就像是用核燃料持續(xù)不斷地?zé)诲仩t“鉛基液體”，“鉛基液體”升溫后，通過(guò)換熱器再傳遞給二回路的水，水變成高壓水蒸氣，用來(lái)發(fā)電。

這樣的原理，就意味著“核電寶”比現(xiàn)在的大多數(shù)電站可以做到更小、更安全、更高效、核燃料使用時(shí)間更長(zhǎng)。為什么？我們下面接著講。

“核電寶”有哪些優(yōu)勢(shì)？

一是安全。由于采用了鉛或其合金，整個(gè)反應(yīng)堆的運(yùn)行壓力環(huán)境與通常水冷反應(yīng)堆不同，水冷反應(yīng)堆工作環(huán)境超過(guò)一百個(gè)大氣壓，像個(gè)“超高壓鍋”，而鉛基反應(yīng)堆是工作在常壓下，也就是你我平常生活的氣壓環(huán)境，這就降低了高壓帶來(lái)的危險(xiǎn)性。鉛及其合金在高溫下也是一種溫和的液態(tài)金屬。與傳統(tǒng)的水冷卻劑相比，鉛基冷卻劑的沸點(diǎn)高達(dá)一千七百多度。因此，不用擔(dān)心高溫時(shí)反應(yīng)堆變成一口潛在危險(xiǎn)的“高壓鍋”。另外，鉛基材料本來(lái)就具有非常好的防輻射功能，同時(shí)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定不活潑，幾乎不與水和空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不僅可以有效避免像日本福島核電站那樣發(fā)生氫氣爆炸的惡性事故，還可以將核燃料的資源利用率延長(zhǎng)到千年級(jí)別。同時(shí)，鉛基堆還有一種神奇的“自愈”功能，即反應(yīng)堆一回路發(fā)生輕微泄漏時(shí)，泄漏的鉛合金會(huì)冷卻凝固，封堵破口，這就跟人體血液的功能一樣。

二是超小型。冷卻介質(zhì)是決定核反應(yīng)堆大小的重要因素之一，鉛基冷卻劑的熱導(dǎo)率也更大，約為水的三十倍，如此優(yōu)異的導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性，使鉛基液體可以更快速地帶走熱量，這也意味著冷卻效率高；再加上鉛基冷卻劑的高沸點(diǎn)，反應(yīng)堆溫度可以更高，因此發(fā)電效率更高，使得核能裝置超小型化變得更有可能。另外，鉛基反應(yīng)堆系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，減少很多傳統(tǒng)反應(yīng)堆的設(shè)備，這也使得“核電寶”整個(gè)系統(tǒng)可以做到更小。

三是可持續(xù)性佳?，F(xiàn)在大部分的反應(yīng)堆都是熱中子反應(yīng)堆，與燃料發(fā)生反應(yīng)的是慢中子，這種中子只能和非常稀有的鈾-235發(fā)生反應(yīng)，而鈾-235在一根燃料棒中僅占約3%，剩下的97%是鈾-238，最后都成了廢料。而“核電寶”采用的鉛基反應(yīng)堆不同，它主要利用快中子，快中子可以和97%的鈾-238反應(yīng)，并且反應(yīng)后生成的又是一種可以繼續(xù)裂變的燃料钚-239。而且鉛能增殖中子，豐富的中子可大幅提高燃料利用率。受益于增殖，“核電寶”裝一次燃料可以實(shí)現(xiàn)續(xù)航三十年的小目標(biāo)，在這一點(diǎn)優(yōu)于其他反應(yīng)堆。

“核電寶”的未來(lái)前景怎么樣？

“核電寶”因?yàn)榘踩?、小巧靈活、可持續(xù)性佳，在我們的現(xiàn)實(shí)生活中，用途非常廣泛。作為小型高功率能源，可實(shí)現(xiàn)城市供電供暖、海洋與海島開(kāi)發(fā)、船舶與航空航天動(dòng)力、偏遠(yuǎn)地區(qū)分布式供電等重要應(yīng)用，此外在同位素生產(chǎn)、海水淡化等方面也有諸多應(yīng)用前景。在不久的將來(lái)，核電寶或?qū)⒊蔀槲覈?guó)繼高鐵之后又一個(gè)躋身世界領(lǐng)先水平的國(guó)家名片。

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