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中國第四代核反應(yīng)堆開啟,奪得2個世界第一,能否實現(xiàn)領(lǐng)跑全球?

2021-10-16 21:21 作者:楠竹一  | 我要投稿


圖為中國第4代試驗堆

隨著科技實力的綜合提升,中國也開始在核電站領(lǐng)域投入更多的精力,如今第四代核反應(yīng)堆開啟,并且成功奪得2個世界第一,看來中國領(lǐng)跑的優(yōu)勢再一次加大,此前在國內(nèi)電力結(jié)構(gòu)上,核電所占的比例并不高,但隨著用電壓力的不斷加強,國內(nèi)也開始建設(shè)更多的核電站,那么這一次,中國能否實現(xiàn)在核電技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)跑全球?

圖為熔鹽反應(yīng)堆

首先,中國在這一次研發(fā)和公開的反應(yīng)堆有兩種,第一種是放射性非常低的釷基熔鹽反應(yīng)堆,作為一種新式反應(yīng)堆,熔鹽堆有三個最大的好處:第一,這種設(shè)備的產(chǎn)物并不能用于核武器上,其次,它的能源來自其他反應(yīng)堆的核廢料,是一種能夠如同啟明星二號一樣,能夠?qū)⒃镜暮宋廴緩U料變成無害產(chǎn)品的特殊性反應(yīng)堆,第三,熔鹽堆既不會融化也不會爆炸,其安全性能遠遠地超越了現(xiàn)代任何一種在役狀態(tài)的核反應(yīng)堆。

圖為反應(yīng)堆控制板和燃料層

那什么是熔鹽堆?顧名思義,它的反應(yīng)物就是溫度被限定在700攝氏度左右的核素鹽溶液,借助這些被特定調(diào)配的核素只能捕獲慢中子并產(chǎn)生鏈式反應(yīng)的特性,熔鹽只有在流經(jīng)以石墨為主的耐高溫減速劑陣列的時候才會產(chǎn)生鏈式反應(yīng),并將自己加熱到工作溫度,最后再通過二回路將自身產(chǎn)生的熱量全部排出,這使得溶鹽堆完全可以依靠反應(yīng)物自己的熱脹冷縮,進行熱循環(huán)而并不需要使用主動循環(huán)泵進行驅(qū)動,而且,如果反應(yīng)堆二回路上的循環(huán)系統(tǒng)失效,導(dǎo)致反應(yīng)溶鹽溫度過高,達到臨界點以后還可以直接頂開預(yù)定的安全塞,讓沸騰的熔鹽直接噴灑到冷卻槽中終結(jié)反應(yīng)并自行回收,從而確保在反應(yīng)堆失控停堆后不會出現(xiàn)熔毀事故。

相比于熔鹽堆讓核燃料變成一循環(huán)冷卻液的做法,中國的另外一個研究項目氦冷卻高溫堆則是使用了氦氣取代水,作為反應(yīng)堆的一循環(huán)冷卻劑,這使得反應(yīng)堆一回路的最高溫度可以達到1000℃左右,哪怕是經(jīng)過二次冷卻的反應(yīng)堆二回路,也能產(chǎn)生溫度高達571℃的過熱蒸汽,這使氦冷反應(yīng)堆的發(fā)電效能遠高于一般以水為冷卻材料的前三代反應(yīng)堆。

圖為建造中的反應(yīng)堆安全殼

而氣冷堆循環(huán)回路產(chǎn)生的高溫不僅能用于發(fā)電,還能直接為其他工業(yè)提供巨大的能量,像是高溫氣冷堆產(chǎn)生的超高溫度過飽和蒸汽不僅可以用于集中供熱,又或者是煤炭和石油材料的化工提煉當中,還能直接用于直接氣化海水,收集蒸餾水進行海水淡化作業(yè),未來,如果將熱能直接轉(zhuǎn)接到其他化工產(chǎn)業(yè)設(shè)備上,或者還能發(fā)揮出其更大的效能。

隨著中國的第四代核反應(yīng)堆完成自己的首次臨界實驗,并且開始逐漸完善,中國將能更快推廣本國的核能應(yīng)用,解決本國接下來出現(xiàn)的能源缺口,以及為未來對外銷售,獲取更多經(jīng)濟利潤而做出巨大的貢獻。

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