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能源化工

美国50年来首座无水反应堆「赫密士」动工 为新技术累积经验

来源:中国时报2024-08-02 09:4194

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美国卡伊洛斯能源(Kairos Power)所设计的「赫密士」(Hermes)小功率反应堆,在橡树岭(ORNL)正式动工,这是美国50年来第一座第一座非轻水反应堆,也是首座第四代技术的反应堆,也是50年来。它正在与一个非核示范装置一起建造,这将有助于为新反应堆设施的设计提供信息。

新阿特拉斯(New Altas)报导,尽管美国是民用核电领域的先驱国家,但是1970年代以后却出现发展迟滞的现象,甚至远远落后于中国大陆和印度这些后发展国家。造成这种情况的原因有很多,有些是政治原因,有些是经济原因,但是过去几年,政治与社会风气终于出现了扭转,美国政府、学术界、产业界都在努力推动核能复兴,用更先进的技术,让核电卷土重来。

卡伊洛斯能源公司执行长兼联合创始人卢菲尔(Mike Laufer)在新闻稿中表示:「赫密士是先进核反应堆技术的关键一步,该技术有可能改变我们的能源格局。」

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赫密士是一种低功率示范反应堆,它不会为电网发电。其功能将是开发的「熔氟盐冷却与球床反应堆」,顾名思义,这是采用熔氟盐做为冷却剂,核燃料采用圆颗料的形式。它最大的特色是「本质安全」,意思是发生事故时会自行关闭,并且反应堆核心会自行安全冷却。由于冷却剂不含水,也就杜绝了福岛事故那种,因炉心温度过高熔化锆合金护套,进而造成锆水反应与氢气爆炸的问题。

另外,该公司同步建造另一座名为ETU 3.0的模拟反应堆,本质上是赫密士的非核版本。这式试验台将使工程师能够研究运作中的机械装置,而不必担心辐射,并让他们找到使此类核电厂的建造和运作更加经济的方法。这一点非常重要,因为核电的主要成本不是反应堆,而是容纳和维护反应堆的外围土木工程。

与一般反应堆的核燃料,以「燃料束」的形式不同,赫密士是一种石球(或称卵石)反应堆,核燃料被包裹在由浓缩铀、碳和陶瓷层制成的球形颗粒中,大小约略与棉花籽差不多,这些小颗粒又被装进网球般大的石墨外壳中,这些石球被放置在反应堆堆芯内,从反应堆的上方装填,挤在一起的石球开始并维持反应,反应堆底部的开口,能够装旧燃料取出。

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这种石球床式反应堆已在中国大陆山东石岛湾开始商转,不过,石岛湾是气冷式,采用氦气冷却与循环。赫密士与之不同,冷却/循环剂是熔融氟化物盐。焀盐是一种稠性液体,循环的过程与轻水反应堆有些相似。

如果反应堆因某些原因停止,石球式燃料会因物理定律而自动调节核反应。随着反应堆变热,可用来维持反应的中子就会减少,反应也会逐渐减弱。同时,熔盐通过自然循环流动也会持续冷却核心。即使反应堆温度飚升,燃料卵石也非常坚固,在任何预计情况下都不会破损。

所有这些反应都在常态压力下进行,因此不需要像是压水式反应堆那样的特殊的安全壳结构。反应堆材料可由简单的316不锈钢制成,它具有很强的耐盐腐蚀能力。

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