|
第四代先进核能系统
第四代先进核能系统的特点及国际研究现状
未来核能的发展趋势之一是小型模块化反应堆(SMR),其电功率通常为数十兆瓦到百兆瓦,建设周期短、布置灵活、适应性强、选址成本低。此外,SMR 还可以节约资金成本,并降低环境和金融风险。
第四代先进核能系统主要包括高温气冷堆、钠冷快堆、熔盐堆、超临界水堆和铅冷快堆,而颠覆传统设计的小型模块化第四代核反应堆,因其具备固有安全性高、核燃料可循环、物理防止核扩散和更优越的经济性等特点,成为核能研发和投资的热点。例如,美国和加拿大近年陆续成立了十几家新型核能公司,包括加拿大地球能源(Terrestrial Energy)、美国泰拉能源(TerraPower)等,并已经开始与电力公司和国立研究机构合作,推进小型模块化第四代核反应堆的示范应用。
第四代核能系统主要特征是经济性高、安全性好、废物产生量小,并能防止核扩散。而核能制氢、高温工艺热利用、核能供暖、海水淡化等非电应用则是第四代核能系统的主要应用目标(图 1)。
图 1 不同核反应堆及应用的温度范围
(a)不同反应堆(代)的出口温度,其中VHTR—超高温反应堆、GFR—气冷快堆、MSR—熔盐堆、LFR—铅冷或铅-铋共熔物冷却的快堆、SFR—钠冷快堆、SCWR—超临界水堆、PWR—压水反应堆、BWR—沸水堆;(b)核能综合利用温度范围