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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日報道】美國Transatomic電力公司(Transatomic Power)近日公布了其1250 MWt熔鹽堆設(shè)計即TAP MSR的技術(shù)白皮書，并稱該設(shè)計相對于現(xiàn)有核電技術(shù)有多重優(yōu)勢。

這份白皮書介紹TAP MSR如何利用液體燃料的特性在提高燃料利用率的同時減少廢物的產(chǎn)生。在白皮書公布之前，該公司獲得了美國能源部(DOE)通過加速核能創(chuàng)新接口倡議(GAIN)核能代金券(Nuclear Energy Voucher)中間試驗計劃提供的20萬美元資助。這筆資助使該公司能夠與橡樹嶺國家實驗室(ORNL)合作對TAP MSR進行高保真模擬。TAP MSR基于橡樹嶺20世紀60年代進行首次示范的反應(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于現(xiàn)有技術(shù)有多重優(yōu)勢。”

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。因為裂變產(chǎn)物的累積會影響燃料本體的熱導率。而溫度的上升和輻射誘導腫脹會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，液體燃料不會發(fā)生長程結(jié)構(gòu)破損，不會經(jīng)歷顯著的體積膨脹，并可通過連續(xù)去除裂變產(chǎn)物來防止裂變產(chǎn)物毒性的積累。這意味著液體燃料能夠達到更高的燃耗，從而能在提高燃料利用率的同時減少廢物的產(chǎn)生。

Transatomic的白皮書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的定性研究成果。

研究發(fā)現(xiàn)，通過連續(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)界未來在兩個方面大有可為：降低廢物的產(chǎn)生速率以及設(shè)計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)當少于其燃燒的廢物)。

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

TAP MSR的后續(xù)設(shè)計工作將主要關(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。

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

(伍浩松 譯趙宏 校)