美企公布熔鹽堆技術(shù)信息

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美企公布熔鹽堆技術(shù)信息

【世界核新聞網(wǎng)站2016年7月8日?qǐng)?bào)道】美國(guó)Transatomic電力公司(Transatomic Power)近日公布了其1250 MWt熔鹽堆設(shè)計(jì)即TAP MSR的技術(shù)白皮書(shū)，并稱該設(shè)計(jì)相對(duì)于現(xiàn)有核電技術(shù)有多重優(yōu)勢(shì)。

這份白皮書(shū)介紹TAP MSR如何利用液體燃料的特性在提高燃料利用率的同時(shí)減少?gòu)U物的產(chǎn)生。在白皮書(shū)公布之前，該公司獲得了美國(guó)能源部(DOE)通過(guò)加速核能創(chuàng)新接口倡議(GAIN)核能代金券(Nuclear Energy Voucher)中間試驗(yàn)計(jì)劃提供的20萬(wàn)美元資助。這筆資助使該公司能夠與橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)合作對(duì)TAP MSR進(jìn)行高保真模擬。TAP MSR基于橡樹(shù)嶺20世紀(jì)60年代進(jìn)行首次示范的反應(yīng)堆技術(shù)。

Transatomic首席執(zhí)行官Leslie Dewan表示：“我們的研究已經(jīng)證明(TAP MSR)在燃料效率方面相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有多重優(yōu)勢(shì)?！?/p>

傳統(tǒng)輕水堆使用的是固體燃料，其燃耗受限于燃料中的裂變產(chǎn)物累積量。因?yàn)榱炎儺a(chǎn)物的累積會(huì)影響燃料本體的熱導(dǎo)率。而溫度的上升和輻射誘導(dǎo)腫脹會(huì)威脅燃料棒的完整性。此外，能夠吸收中子的裂變產(chǎn)物的累積會(huì)降低系統(tǒng)的反應(yīng)性。

與固體燃料不同的是，液體燃料不會(huì)發(fā)生長(zhǎng)程結(jié)構(gòu)破損，不會(huì)經(jīng)歷顯著的體積膨脹，并可通過(guò)連續(xù)去除裂變產(chǎn)物來(lái)防止裂變產(chǎn)物毒性的積累。這意味著液體燃料能夠達(dá)到更高的燃耗，從而能在提高燃料利用率的同時(shí)減少?gòu)U物的產(chǎn)生。

Transatomic的白皮書(shū)介紹了該公司采用軟件模擬研究獲得的上述液體燃料特點(diǎn)的定性研究成果。

研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)連續(xù)去除燃料中的裂變產(chǎn)物并改變反應(yīng)堆堆芯的幾何形狀，TAP MSR的燃料利用率能夠比傳統(tǒng)壓水堆高出1倍多。如果使用鈾-235豐度為5%的濃縮鈾(這是在現(xiàn)有核燃料供應(yīng)鏈中可容易獲得的最高豐度的低濃鈾)，燃料利用率的提高將使廢物產(chǎn)生量減少約53%。如果使用鈾-235豐度為20%的燃料，廢物產(chǎn)生量將減少83%。

Dewan表示，核廢物的產(chǎn)生意味著核工業(yè)界未來(lái)在兩個(gè)方面大有可為：降低廢物的產(chǎn)生速率以及設(shè)計(jì)一種能夠從廢物中提取剩余能量從而提高資源利用率的反應(yīng)堆(這種反應(yīng)堆產(chǎn)生的廢物應(yīng)當(dāng)少于其燃燒的廢物)。

Transatomic首席技術(shù)官M(fèi)ark Massie表示，計(jì)算表明，TAP MSR屬于上述第一個(gè)方面的工作。他說(shuō)：“即使使用現(xiàn)有燃料供應(yīng)鏈，即鈾-235的豐度不超過(guò)5%，我們也能將每年的廢物產(chǎn)生量減少超過(guò)50%?！?/p>

TAP MSR的后續(xù)設(shè)計(jì)工作將主要關(guān)注從乏燃料中最大化提取能量，從而提高資源利用率。相關(guān)工作包括開(kāi)發(fā)新工具以模擬其他的反應(yīng)堆物理現(xiàn)象，并完成核電廠的總體設(shè)計(jì)。

TAP MSR的架構(gòu)主要基于麻省理工學(xué)院核科學(xué)系Dewan和Massie的發(fā)明。這兩人2011年創(chuàng)建Transatomic。

(伍浩松 譯趙宏 校)