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我们能造出一座不会熔堆的反应堆吗?

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-02-06  浏览次数:45
核心提示:NuScale的SMR具有经济性、工厂制造以及可运输、足够灵活等特点,可在海水淡化、石油精炼、对风能负荷追踪、制氢方面应用,模块可
NuScale的SMR具有经济性、工厂制造以及可运输、足够灵活等特点,可在海水淡化、石油精炼、对风能负荷追踪、制氢方面应用,模块可以任意大小,并且该反应堆不会发生熔堆事故。



“我们可以的!”NuScalePower公司将在美国建造第一座小型模块化反应堆(SMR)。2016年,该公司向美国核管会提交了首个SMR设计认证申请(DCA)。

仅仅在两个月后,NRC就受理了该公司的设计认证申请,对其设计认证申请进行审查,NRC官员确认了NuScale提交的申请符合NRC的相关要求。

现在,过去不到一年,NRC就批准了NuScale的“离开安全”概念,这意味着反应堆不再需要传统反应堆那样的复杂的后备电力系统,这些后备电力会增加很多成本,本身也有一些不确定性。

这是一个大问题,毕竟这样意味着反应堆(SMR)不会发生人们噩梦般的熔堆事故以及其他的更为糟糕的事故——其仅仅是关闭和冷却。

NuScale首席技术官兼俄勒冈州大学核工程学教授JoseReyes博士认为NuScale反应堆利用了小型模块化中的小型优势,NuScale反应堆小尺寸、有着较大的比表面积的堆芯位于地下,且有着抗震等级高的散热器,在完全断电的情况下可以利用自然地无限期冷却反应堆,无需人员和计算机过程干预,也不需要直流或交流电源、泵和额外的冷却水。

作为首个向NRC提交许可证申请的小型模块化反应堆公司,NuScale的反应堆模块的“离开安全”概念得到了认可。小尺寸以及大的比表面积,可以防止任何形式的反应堆熔化事故发生。若是切断外部电源,第一天反应堆可以通过水对流冷却带走90%以上的热量,之后通过水沸腾带走其他的10%热量,这样反应堆已经被冷却到可以缓慢排出剩余的少量热量的程度,即只需要与环境自然换热即可散热。



NuScale反应堆还有一些别的特点:无人能攻击该反应堆;反应堆换料无需关停反应堆。

NuScale反应堆组件可在工厂制造,之后运输至现场进行组装,消除了目前建造大型核电站面临的主要成本问题。反应堆容器和其他的大型组件可以使用中等规模的锻造设备加工,实际上美国已经有这种设备了,而传统的大型反应堆所需要超大型的锻造设备——世界上仅有少数几台,美国并没有。

传统的反应堆功率在600到1200MW间,而NuScale反应堆模块每个功率约为50MW,12个反应堆模块就可以组成一座600MW的核电厂。

这些反应堆模块可以使用标准的17x17压水堆燃料组件,这使得反应堆具有成本效益,燃料中的铀-235浓缩度为3.8%。NuScale反应堆模块高达76英尺,内径为15英尺,可坐落在一个占地面积60英亩的核电厂中。相比之下,与由12个模块组成的NuScale核电厂相同功率的风力发电,至少需要130000英亩或200平方公里的占地面积。

NuScaleSMR的小尺寸,无需大型备用电力意味着整个反应堆系统占地面积不足10平方公里,约60英亩。这种核电厂占地边长仅为500码。这些创新性设计使得SMR整个生命周期内的发电成本低于大多数能源发电,略高于水电和天然气发电,而SMR的建造周期约是传统核电站的一半。



快速的审查和许可证获得对于NuScale的工作至关重要,该公司在反应堆测试上花费了7000万美元,分别在俄勒冈州大学校园内和华盛顿里奇兰的新办公室建造了大型测试设施和世界上首个12座反应堆控制室模拟器。

反应堆的全部审查将在2020年底完成,之后NRC将发放有效期为15年的设计许可证,NuScale届时将可建造这种新型反应堆。

犹他州市政电力系统对NuScale反应堆的期待非常高,希望第一座商用反应堆在审查完成后就尽快完工,其计划在爱达荷国家实验室建造,由拥有丰富的核电站运营经验的西北能源负责运营,该工程将利用反应堆来对犹他州市政电力系统的风力发电完全负荷跟踪。

建造的第一座SMR有着深远的商业潜力,加拿大和英国都表示对此项技术感兴趣,其他的国家,包括阿根廷、中国、俄罗斯和韩国都在发展自己的SMR设计,希望在其国内市场应用并输出到海外市场。

保守估计到2035年全世界范围内小型模块化反应堆发电量将达55到75GW,预计世界范围内将有1000座NuScale反应堆模块,美国应该对这项工作起到引领作用。

若是不连入电网的话,一个50兆瓦的反应堆模块可供一个35000人的社区使用,尤其是对于孤立的地区,如岛屿和军事基地,目前均依赖化石燃料的这些地区而言,非常有现实应用意义。而且其可以为工业过程提供过程热,或者与间歇性的可再生能源相结合,以便抵御极端天气的影响,提供零碳排放电力。

SMR是微电网的理想选择,若是波多黎哥有十个这样的反应堆的话,他们将无需再为飓风担心了。

小型反应堆是近几十年来最有前途的新型核能技术,在能源市场有着巨大的潜力,NEI首席执行官兼总裁MariaKorsnick表示。

NuScale与Fluor公司是合作伙伴,后者是一个有着60年建造商用反应堆工程历史的全球建筑公司。这个反应堆是前所未有的——小型模块化反应堆具有经济性、工厂制造以及可运输、足够灵活等特点,可在海水淡化、石油精炼、对风能负荷追踪、制氢方面应用,模块可以任意大小,并且可以提供一些我们一直期待的——反应堆不会发生熔堆事故。

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