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汽车都能载动,中核计划2025年建成小型铅铋示范堆

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图片来源:中核集团

记者 |江帆

中国在四代核电技术领域有了新的突破。

据中国核工业集团(下称中核集团)官微消息,10月9日上午11:05分,中国首座铅铋合金零功率反应堆——启明星Ⅲ号,在中核集团中国原子能科学研究院(下称原子能院)实现首次临界,并正式启动中国铅铋堆芯核特性物理实验。

核电机组临界,标志着机组的整体系统、设备的调试基本完成,机组进入到有最低限度有核功率的稳定运行状态。

铅铋反应堆及零功率实验项目总负责人杨红义表示,这也标志着中国在铅铋堆堆芯关键技术上取得里程碑式重大进展,铅铋快堆研发从物理基础研究阶段进入工程阶段。

目前,铅铋冷却反应堆作为一种新型的快堆技术,已经列入中核集团的研发重点。同时,中国已经启动了快堆及闭式燃料循环计划。

中核集团副总经理曹述栋表示,要以2025年完成小型铅铋堆示范堆建设为阶段目标,尽快实现小型铅铋堆工程技术突破,形成型号谱系化开发能力和批量化生产应用能力。

目前,中国自主开发的小型铅铋快堆已经基本具备工程化条件。

2002年,第四代核能系统国际论坛(GIF论坛)选定钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆、超临界水堆、超高温气冷堆和熔盐堆六种最具发展潜力的堆型,组成第四代反应堆系统。

其中,铅冷快堆(LFR)是指采用液态铅或铅铋合金冷却的快中子反应堆。它通过闭式燃料循环方式,具有良好的核废料嬗变和核燃料增殖能力,及较高的安全性和经济性。它被GIF评定为有望首个实现工业示范和商业应用的第四代反应堆。

据杨红义介绍,其中,铅铋合金熔点低、沸点高,相比传统的反应堆,除更高的固有安全性和抵御严重事故的能力外,还有更高的能量密度和更长的运行寿期。

在应用方面,铅铋堆可以设计为百万千万级的大型电厂,也可设计为兆瓦级小型模块化核电源。

“它能有多小呢,公路上跑的汽车就能运载它,是真正的可移动核电源。”杨红义说。

启明星系列零功率堆,是中核集团为开发先进反应堆工程技术,自主设计和建造的国内唯一的重要反应堆物理实验平台。

20年前,原子能院启动了ADS和铅铋反应堆相关技术的研发工作。

2005年7月,中国首座快热耦合ADS次临界反应堆——启明星I号在原子能院建成临界,并成为国际原子能机构开展ADS实验研究的基准装置。

2016年12月,启明星II号铅基双堆芯零功率装置在原子能院实现临界。

启明星III号针对铅铋反应堆工程技术目标,历时近两年建成。其首次实现临界后,还将开展一系列实验工作。

据中核集团介绍,该反应堆瞄准铅铋快堆工程化重点难点问题,在大尺寸铅铋合金冷却剂材料中准确构建了核燃料和铅铋合金冷却剂材料交互方式,更加准确地模拟铅铋反应堆的堆芯物理特性。

该反应堆还配备了基于不同原理的多套非能动安全停堆系统,固有安全性强。

国际社会也在加快推进铅冷快堆等第四代核电技术的发展,研发铀钼合金燃料和耐事故燃料。

今年4月发布的《2018年国外核工业与技术重大发展动向》显示,俄罗斯已批准建造铅冷快堆核电站,计划2022年启动建设,并提前启动配套核燃料制造厂建设。

欧洲计划2030年左右完成600MW铅冷快堆ELSY和125MW铅冷快堆ALFRED示范堆的建设。

美国2018年出版的四代反应堆技术标准,其中规定了铅冷快堆的设计建造基本技术要求。

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