《中国科学院A类先导专项 "先进核裂变能-钍基熔盐堆核能系统" 2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆初步设计专家评审会在上海召开》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: wukan
  • 发布时间:2018-06-15
  • 6月7日至8日,中国科学院重大科技任务局在上海组织召开A类战略性先导科技专项“先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统”(以下简称“TMSR先导专项”)“2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆”(以下简称“TMSR-LF1”)初步设计专家评审会。专家组共30位成员,分别来自国家核安全局、中国核工业集团公司、国家自然科学基金委员会、清华大学、上海交通大学、西安交通大学、中国原子能科学研究院、中国核动力研究设计院、上海核工程研究设计院等19个单位。会议由中国科学院重大任务局材料能源处处长彭子龙主持。

    会议听取了中国科学院上海应用物理研究所TMSR先导专项团队关于TMSR-LF1初步设计的总体汇报,随后分组就堆物理、机械系统与设备、仪控、熔盐和安全进行了详细的汇报和质询。经查阅各系统初步设计文件和深入讨论,专家组一致认为TMSR-LF1设计满足总体设计指标要求,达到了反应堆初步设计阶段的内容和深度要求,经完善后可以开展下一步工作。专家组还对TMSR-LF1后续设计、采购进度等工作提出了重要建议。

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  • 《我国钍基熔盐堆核能系统研发获重要突破》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-01-02
    • 12月29日,上海市核学会成立40周年纪念大会暨学术报告会在上海科学会堂举行。包括中国科学院院士沈文庆、马余刚等300多位专家学者参加。 “中国的核能从上海起步。”上海市核学会理事长赵振堂表示,挂靠在中国科学院上海应用物理研究所的上海市核学会与改革开放同行,成立40年来,以为国民经济服务和为人民生活服务为宗旨,不断创新,勇于探索,已成为上海核技术领域的骨干创新力量。 中国科学院先进核能创新研究院院长徐洪杰、上海核设计研究院院长陈煜和中国科学院上海高等研究院副院长赵振堂分别作了大会学术报告。 徐洪杰在题为《钍基熔盐堆的昨天、今天和明天》的报告中表示,我国钍基熔盐堆能源系统(TMSR)研究已获重要突破。“建设2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆,是TMSR研发的关键环节,也是TMSR先导专项的核心目标之一。”他透露,选址于甘肃省武威市民勤县红砂岗工业区的实验堆,已取得国家核安全局颁发的《选址审查意见书》。目前正按计划开展实验堆建造许可证申请、实验堆工艺设备加工制造、园区配套设施建设等。 钍基熔盐堆核能系统项目是以钍作为核燃料、以复合型氟化盐作为冷却剂的第四代反应堆核能系统,包括钍基核燃料、熔盐堆和核能综合利用三个子系统,其优势是具有固有安全、防核扩散、常压运行(设备简单)、高温输出(适于核能综合利用)、无水冷却(建于干旱地区)和高效率利用钍基核燃料(我国钍资源储量丰富)等特点,既可为干旱缺水地区提供电力,又可高效制氢(无碳)、二氧化碳资源化利用实现温室气体减排。 同时,源于TMSR的高温熔盐技术可应用于高效储能、制氢,与太阳能、风能相结合能够形成基于TMSR、多能互补的低碳复合能源系统,解决我国西部地区弃风、弃光问题,是可以全覆盖“一带一路”区域的清洁高效能源系统。 2011年中国科学院部署启动了“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统(TMSR)”战略性先导科技专项(A类),面向国家能源可持续发展与节能减排的重大战略需求,瞄准工业应用目标,由中国科学院上海应用物理研究所牵头、约十家科研单位和高校参与,从TMSR技术研发起步,长期攻关、分步实施、持续推进。 随着中国科学院先导专项的实施,TMSR研发已相继列入《上海系统推进全面创新改革试验加快建设具有全球影响力的科技创新中心方案》、《中国制造2025》、《能源技术革命战略行动计划(2016-2030)》等国家发展规划。 徐洪杰介绍说,目前已建立了国际上最大规模(约700人)的TMSR研发科技团队,建成了覆盖TMSR各领域方向的基础研究实验室和研发试验平台构成的先进的TMSR低放非核(冷)实验基地,开展了以我为主、卓有成效的国际科学技术合作,形成了有中国特色、瞄准国际发展前沿、符合市场需求的独特的钍基熔盐堆发展战略和技术路线。实现钍铀循环、堆本体工程设计、系列高温熔盐回路、安全与许可等原型系统和高温合金、高纯熔盐、腐蚀控制、核纯钍、高丰度锂7、氚处理、钍铀燃料盐干法分离等一系列关键技术突破,在实验室规模全面掌握TMSR的科学与技术,为建设实验堆奠定了科技基础,并基本形成我国TMSR相关的产业链雏形。国际评价“中国正引领全球熔盐堆研发”。
  • 《熔盐堆新设计运行成本更低,还能消毁核废料》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-01-05
    • 美国资深报业人士、能源专家、史蒂文斯理工学院荣誉工程博士卢埃林·金(Llewellyn King)前年四季度在《Forebes》网发文[1],称颂天堂技术(现为天堂工业)公司(Elysium Industries)推出的氯化物熔盐快堆(MCSFR)设计,甚至说产生了“轻水反应堆已‘日暮途穷’”的感觉…… 美国天堂工业公司提供的系列熔盐堆核电装置设计 如果你想设计一辆车,你会有一些常数,比如四个轮子。对于一辆汽车来说,你可以利用数百万小时的设计时间,以及数万亿年的运行经验。 但如你想设计一个核反应堆,这方面几乎没有任何限制。实际上,有许多令人难以置信的设计可能性。 数百种反应堆设计已经写在纸上,恒定的很少。需要一种易裂变燃料,或带有裂变“触发器”的可增殖燃料元素,但除此之外没有限制。关于反应堆设计的所有信息并不都是可以获得的,因为要么是专利的,要么是机密的。 反应堆燃料、慢化剂、尺寸、运行特性都有广泛的选择。此外,每种反应堆类型,都有巨大的变化。选择最佳的设计是个挑战。 这个任务的特点,在某种程度上取决于选择以及科学可行性。还有某些所谓的外部因素,即与发电的主要目的无关的因素。 这些措施包括在所有条件下的安全措施:地震、飓风和海啸。反应堆还必须是防“扩散”的。如果出现什么问题,安全系统必须是“故障安全”型的。 在反应堆多年的发展中,有许多反应堆方面的想法。在我50多年参与的讨论中,有个想法反复出现:熔盐。 有许多消息灵通的核设计师相信,熔盐是走过的路,而且仍然是前进的道路。关键在于另外的方面。 核能要反复思考 没有人会争论汽车的基本知识。关于核的一切都有待于科学辩论。而这种辩论则是核领域的永久特征:评估和重新评估。 熔盐堆并不新鲜。20世纪50年代到70年代,在美国田纳西州的橡树岭国家实验室,对它们进行了明确的研究。那是反应堆设计的创造性时期,尤其是在实验室天才、传奇的负责人阿尔文·温伯格(Alvin Weinberg)的领导下。我很幸运地认识了温伯格。 但是,在能源部(DOE)之前的原子能委员会致力于建造轻水反应堆,这种反应堆的一个变体已为核海军提供动力,另一变体在电力行业取得成功。 工业资金、公用事业需求和各种政策受政府影响。海曼·里克弗(Hyman Rickover)支持轻水,只支持轻水。他们担心轻水,即这种成功且可行的技术,会因技术上相互竞争被削弱,其中包括熔融盐。 这个核机构不想要免费的技术,而里克弗,这个核海军专横跋扈的前辈,我也很幸运地认识,可以影响对核的政治支持,这起源于原子能联合委员会。这个委员会控制着核能在众议院和参议院的命运,也是唯一有权提出立法的委员会,使其在国会历史上具有独特的影响力。 尽管如此,科学家和工程师们对没有走的道路,说话含糊不清;科学牺牲在轻水祭坛上。 如今,有一种感觉,就是轻水反应堆已“日暮途穷”。有个活跃的企业家群体在推广各种反应堆设计,特别是由于美国能源部为小型模块化反应堆(SMR)提供了种子资金。这些“小兄弟”应该比它们的“老大哥”们更便宜、更灵活。 某些SMR设计是革命性的,比如比尔·盖茨支持的行波反应堆。其他的设计,比如领先的NuScale反应堆,都是建立在轻水技术基础上的。SMR的成本节约来自在现场之外的工厂制造这些新一代的反应堆。 但业内人士对这些说法表示怀疑:目前还没有一个设计证实了它自己。 NuScale公司正在能源部的爱达荷泉现场建设它的模块化SMR,有一份合同,将电力出售给一个农村电力合作社的联合企业,其中两个成员,最近由于成本螺旋上升的预测而退出。这就抑制了SMR的热情,人们的注意力又回到1000 MWe及以上的大型反应堆上。 两个企业家进场 在这场争论中,有两位企业家更新了熔盐快堆(MSFR)设计。他们是卡尔·佩雷斯(Carl Perez)和艾德·菲尔(Ed Pheil),他们是天堂工业公司的联合所有者。 据佩雷斯和菲尔说,价格是一大“卖点”。他们的1200MWe的反应堆不承受高压,但在高温下运行,大幅降低了电厂辅助设施(BOP)如安全壳结构和燃料等的成本。 此外,也可能是决定性的销售因素,因为它将是个含有熔盐燃料的快堆,能用现代核电厂用过的核废料(即乏燃料)做燃料,并随着时间的推移,燃烧净尽。快堆的中子无须慢化,不需要轻水堆必须的水那样的“慢化剂”。 菲尔在海军反应堆设计方面有30多年的经验。他处理核科学和历史,就像他是个量子计算机。问他一个关于核科学或相关化学的问题,就会引发信息“雪崩”。 佩雷斯是一个企业家,他的热情与菲尔无穷无尽的知识相匹配。在我看来,他们一起组成了很棒的一对。如果你在推销反应堆的概念,它们充满激情,而且压倒一切,这是必不可少的品质。 据佩雷斯和菲尔说,以下所列是他们的氯化物熔盐快堆的主要卖点: ● 燃料来自武器和其他反应堆的“核废料” ● 用空气冷却 ● 提供工艺供热 ● 不停堆加注核燃料 ● 反应堆、核燃料,以及其他设施的成本较低 ● 无需建在大水源附近 ● 以合理成本制氢的潜在能源 仅有700万美元的初始资金来自有远见的天使投资者。现在,佩雷斯告诉我,天堂工业公司的下一轮融资将使10 MWt的小型示范工程和许可成为可能,该厂的规模由美国核管会的“条列”决定。 能源部资助、GAIN(核加速创新网关)负责的中子物理学和燃料生产设计工作,已在阿贡国家实验室(ANL)和爱达荷国家实验室(INL)实施。 世界需要核能减少碳排放。对我来说,MCSFR的两大优点是核废料的价格和燃耗。它们是重大优点。 启示 世界各核大国都在开发SMR和熔盐堆。但最强劲的在北美,美国能源部着重开发的三种先进堆(熔盐堆、高温氦气冷堆和钠冷快堆)中,着重和引人关注的也是熔盐堆。连比尔·盖茨支持的泰拉能源公司,也把重点放在熔盐氯化物快堆(MCFR)及其示范堆熔盐氯化物反应堆实验装置(MCRE)上[2],按照能源部的规划,要在2027年建成调试。但其设计和技术参数,披露得不够详尽,不容置评。Elysium Industries公司的设计资料,自2015年开始,已两次上报IAEA并公开发表[3,4]。 关于熔盐堆的发展史,早有所闻,卢埃林·金所讲的故事,也有不同的版本。但引起后人极大关注是确确实实的,甚至有人走上核能创新之路。我风闻“熔盐堆”是60年在清华工程物理系学生时期,信息来自副系主任吕应中教授,现在的王大中院士,那时还是吕先生的同事,甚至学生。后来,直到文革中吕先生入狱,在狱中给周恩来总理写信,提出中国应当开发熔盐堆,甚至728工程起步,最初也曾有熔盐堆方案,上海应用物理研究所也曾建成零功率装置。但到2010年前后上海应用物理研究所再次研究熔盐堆,并在甘肃武威沙漠地区建造钍基熔盐堆实验装置,则体现了中国核科学技术人士的坚韧追求,需要有国家财政和科研技术界的强力支持……