“核電寶”開啟核能產業新時代

發布日期：2018-03-26 瀏覽次數：925

近日，鉛基堆產業發展戰略研討會在安徽合肥舉行。來自國家與地方主管部門領導、百余名行業院士專家以及100余家行業單位的代表，圍繞“開拓鉛基堆產業，共創革新型能源”的主題展開了研討。

會上，倡議由中科院核能安全技術研究所牽頭共建“鉛基堆產業戰略聯盟”，推動我國鉛基堆產業標準、規范的完善，形成鉛基堆創新產業鏈條，服務國家能源戰略需求和國民經濟發展。

據了解，該所經過三十余年的持續基礎研究與關鍵技術攻關，鉛基堆整體研發工作已處于國際領先水平。基于鉛基堆技術設計研發的“核電寶”，被認為有望實現小型能源技術的革命，這兩年受到廣泛關注，帶動國際超小型堆研究熱潮。

那么，“核電寶”究竟是什么“法寶”？怎么評價這款黑科技產品呢？今天，小編就跟大家聊聊有關“核電寶”的話題。

“核電寶”到底是什么？

“核電寶”其實就是一座超小型的可移動核電站，采用了第四代核電技術——鉛基快中子反應堆。目前，大部分的核電站，都采用水作為熱量傳遞的介質，但同時人們也在尋找比水更優秀的物質，比如液態金屬。鉛基快中子反應堆就是這樣一種采用液態鉛金屬冷卻的核能系統。

鉛雖然是一種固體金屬，但它的熔點比較低，只有327℃。如果把鉛與其它金屬做成合金（鉛基材料），例如鉛鉍合金或鉛鋰合金，則熔點更低，僅有一二百攝氏度。當鉛或鉛合金熔化成液態后，粘度很低，具有非常好的流動性，放在反應堆內，然后不斷循環流動，帶走核燃料發出的熱量，整個過程就像是用核燃料持續不斷地燒一鍋爐“鉛基液體”，“鉛基液體”升溫后，通過換熱器再傳遞給二回路的水，水變成高壓水蒸氣，用來發電。

這樣的原理，就意味著“核電寶”比現在的大多數電站可以做到更小、更安全、更高效、核燃料使用時間更長。為什么？我們下面接著講。

“核電寶”有哪些優勢？

一是安全。由于采用了鉛或其合金，整個反應堆的運行壓力環境與通常水冷反應堆不同，水冷反應堆工作環境超過一百個大氣壓，像個“超高壓鍋”，而鉛基反應堆是工作在常壓下，也就是你我平常生活的氣壓環境，這就降低了高壓帶來的危險性。鉛及其合金在高溫下也是一種溫和的液態金屬。與傳統的水冷卻劑相比，鉛基冷卻劑的沸點高達一千七百多度。因此，不用擔心高溫時反應堆變成一口潛在危險的“高壓鍋”。另外，鉛基材料本來就具有非常好的防輻射功能，同時化學性質穩定不活潑，幾乎不與水和空氣發生化學反應，不僅可以有效避免像日本福島核電站那樣發生氫氣爆炸的惡性事故，還可以將核燃料的資源利用率延長到千年級別。同時，鉛基堆還有一種神奇的“自愈”功能，即反應堆一回路發生輕微泄漏時，泄漏的鉛合金會冷卻凝固，封堵破口，這就跟人體血液的功能一樣。

二是超小型。冷卻介質是決定核反應堆大小的重要因素之一，鉛基冷卻劑的熱導率也更大，約為水的三十倍，如此優異的導熱性和熱穩定性，使鉛基液體可以更快速地帶走熱量，這也意味著冷卻效率高；再加上鉛基冷卻劑的高沸點，反應堆溫度可以更高，因此發電效率更高，使得核能裝置超小型化變得更有可能。另外，鉛基反應堆系統組成簡單，減少很多傳統反應堆的設備，這也使得“核電寶”整個系統可以做到更小。

三是可持續性佳。現在大部分的反應堆都是熱中子反應堆，與燃料發生反應的是慢中子，這種中子只能和非常稀有的鈾-235發生反應，而鈾-235在一根燃料棒中僅占約3%，剩下的97%是鈾-238，最后都成了廢料。而“核電寶”采用的鉛基反應堆不同，它主要利用快中子，快中子可以和97%的鈾-238反應，并且反應后生成的又是一種可以繼續裂變的燃料钚-239。而且鉛能增殖中子，豐富的中子可大幅提高燃料利用率。受益于增殖，“核電寶”裝一次燃料可以實現續航三十年的小目標，在這一點優于其他反應堆。

“核電寶”的未來前景怎么樣？

“核電寶”因為安全、小巧靈活、可持續性佳，在我們的現實生活中，用途非常廣泛。作為小型高功率能源，可實現城市供電供暖、海洋與海島開發、船舶與航空航天動力、偏遠地區分布式供電等重要應用，此外在同位素生產、海水淡化等方面也有諸多應用前景。在不久的將來，核電寶或將成為我國繼高鐵之后又一個躋身世界領先水平的國家名片。

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