Andrew C.Kadak

Kadak Associates, Inc., Port St.Lucie, FL 34952, USA

美國高溫氣冷堆現(xiàn)狀

Andrew C.Kadak

Kadak Associates, Inc., Port St.Lucie, FL 34952, USA

a r t i c l e i n f o

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Received 3 November 2015

Revised 3 March 2016

Accepted 8 March 2016

Available online 31 March 2016

高溫氣冷堆

下一代核電站

許可證申請(qǐng)

(美國)核管理委員會(huì)

《2005年能源政策法案》

研究現(xiàn)狀

2005年，美國國會(huì)通過了《2005年能源政策法案》，該法案授權(quán)在2021年之前建造和運(yùn)行一個(gè)高溫氣冷堆(HTGR)。在美國國內(nèi)專家對(duì)未來核技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了多年的研究后，該法案才得以通過。作為該法案的結(jié)果，美國國會(huì)設(shè)立了名為“下一代核電站”的項(xiàng)目，這是一種為制氫提供工藝用熱的HTGR。盡管HTGR被寄予了很高的期望，但其現(xiàn)狀僅限于完成關(guān)于先進(jìn)燃料、石墨和其他材料的研究計(jì)劃，并不是如國會(huì)在2005年提出的建造一個(gè)示范電站。HTGR發(fā)展目標(biāo)降低背后有許多原因，包括：用于研究的政府資金不足，對(duì)反應(yīng)堆不切實(shí)際的高溫要求，對(duì)“氫”經(jīng)濟(jì)需求的延遲，來自輕水冷卻的小型模塊反應(yīng)堆的競(jìng)爭(zhēng)，業(yè)主公司對(duì)新技術(shù)的興趣較低，美國天然氣價(jià)格過低，以及美國對(duì)非水冷反應(yīng)堆許可證申請(qǐng)的具有挑戰(zhàn)性的流程等。

? 2016 THE AUTHORS.Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

1.引言

2002年12月，美國能源部(DOE)發(fā)布了《第四代核能系統(tǒng)技術(shù)路線圖》[1]，其概述了許多未來核電能源的選擇。這項(xiàng)研究成果是第四代國際論壇工作的一部分，是論壇各成員國愿意發(fā)展國際合作而選擇開發(fā)的技術(shù)。美國選擇了氦氣冷卻的高溫氣冷堆用于工藝熱應(yīng)用和電力生產(chǎn)。由于這項(xiàng)決定，美國國會(huì)通過了《2005年能源政策法案》(公開法律編號(hào)：109-58)[2]，為被稱為“下一代核電站”(NGNP)的項(xiàng)目籌集資金，并且要求在2021年9月30日之前實(shí)現(xiàn)此電站的運(yùn)行。愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室被指定為國家?guī)ь^實(shí)驗(yàn)室，協(xié)調(diào)高溫氣冷堆(HTGR)技術(shù)的研究和發(fā)展。美國和南非的核產(chǎn)業(yè)界采用共享技術(shù)開發(fā)的方式參與了此項(xiàng)目的研究和發(fā)展。

該項(xiàng)目取得了卓越的初步進(jìn)展，兩類可選HTGR被開發(fā)和研究。這兩項(xiàng)候選技術(shù)分別為在南非與西屋公司共同開發(fā)的球床模塊反應(yīng)堆(PBMR)和由通用原子公司與阿?，m集團(tuán)共同開發(fā)的柱狀HTGR設(shè)計(jì)。產(chǎn)業(yè)界形成了NGNP產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟[3]，由對(duì)HTGR開發(fā)感興趣的產(chǎn)業(yè)合作伙伴組成。除供應(yīng)商外，這些合作伙伴還包括陶氏化學(xué)公司和康菲石油公司，以及NGNP技術(shù)的潛在用戶。在這期間，33個(gè)產(chǎn)業(yè)合作伙伴加入了NGNP產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。

在過去十年里，產(chǎn)業(yè)界花費(fèi)了超過10億美元發(fā)展該技術(shù)，而美國DOE花費(fèi)了超過5億美元支持研究和技術(shù)開發(fā)[3]。DOE提供的資金主要花費(fèi)在由愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室和橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室開展的燃料開發(fā)、石墨認(rèn)證和材料研究方面。產(chǎn)業(yè)界的工作主要集中在核電站和工藝用熱生產(chǎn)設(shè)施的概念設(shè)計(jì)。

雖然NGNP項(xiàng)目考慮過球床式和柱狀HTGR，但是在南非由西屋公司設(shè)計(jì)的PBMR項(xiàng)目被撤回，DOE選擇了柱狀HTGR設(shè)計(jì)作為NGNP的參照電站。

2011年，在核能顧問委員會(huì)的建議下[4]，能源部部長Steven Chu (朱棣文)決定將NGNP項(xiàng)目的范圍縮小到僅包含研發(fā)項(xiàng)目，忽略所有的設(shè)計(jì)活動(dòng)，這就導(dǎo)致國會(huì)批準(zhǔn)的電站運(yùn)行日期(2021年)不可能實(shí)現(xiàn)。縮小項(xiàng)目范圍的主要原因之一是無法與產(chǎn)業(yè)界就以何種共同出資方式支持后續(xù)工作的問題達(dá)成一致。如一封寫給能源部部長的信中所述[5]，產(chǎn)業(yè)界提出了一種集中于產(chǎn)業(yè)化的投資方式，即支持項(xiàng)目建設(shè)，而不是支持衡量設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)研究。表1[5]給出了具體的出資建議，包括一旦設(shè)計(jì)可進(jìn)行建造和獲得許可，就會(huì)有相當(dāng)多的私營部門投資。

DOE或政府分擔(dān)的投資總額為19.25億美元，而私營部分為36.21億美元。政府無法同意這種出資方式。NGNP產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟又提出了一種與商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)應(yīng)的階段性伙伴關(guān)系計(jì)劃：政府將資助第1階段的研發(fā)工作；階段2解決初步設(shè)計(jì)和獲得許可的問題，資助比例為政府占80 %和產(chǎn)業(yè)界占20 %；最后的建設(shè)階段3將完全由產(chǎn)業(yè)界提供資金。這個(gè)建議沒有達(dá)成共識(shí)，最終導(dǎo)致電站建設(shè)上的停滯不前。當(dāng)時(shí)，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟有33家公司，它們對(duì)推動(dòng)NGNP發(fā)展都很感興趣，但沒有一家公司在沒有簽署必要的研究和許可證申請(qǐng)協(xié)議的情況下愿意承諾修建電站，因?yàn)樵谡Y助和獲得核管理委員會(huì)(NRC)批準(zhǔn)方面存在很高的風(fēng)險(xiǎn)。該聯(lián)盟目前仍在積極支持推動(dòng)美國HTGR的發(fā)展。

盡管DOE未遵守修建NGNP的承諾，但是從2006年至今還是完成了大量的技術(shù)工作。在NGNP網(wǎng)站上可找到關(guān)于NGNP的所有公開報(bào)告 [6]。

2.技術(shù)成就

這些技術(shù)成就的亮點(diǎn)總結(jié)如下。

2.1.先進(jìn)氣冷堆(AGR)燃料

DOE的先進(jìn)氣冷堆(AGR)燃料開發(fā)項(xiàng)目[7]由David Petti博士領(lǐng)導(dǎo)，愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種由三結(jié)構(gòu)同向性型(TRISO)包覆的鈾碳氧化物(UCO)燃料組成的AGR燃料。該燃料具有多種特性，包括：燃耗范圍為150～200 GWd·(MTHM)-1，時(shí)均溫度峰值為1250 ℃，每個(gè)初始重金屬原子的裂變量(FIMA)為19.4 %[8]。這種燃料在愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)過各種輻照試驗(yàn)。圖1[9]總結(jié)了三種AGR①AGR燃料壓塊指定了編號(hào)，用來表示輻射、安全試驗(yàn)、輻射后評(píng)估的種類和壓塊將進(jìn)行的試驗(yàn)的種類[8]。測(cè)試的結(jié)果。

AGR1輻照試驗(yàn)下燃料失效率為零。圖2 [9]顯示了AGR燃料壓塊6-4-3在一項(xiàng)1600℃試驗(yàn)中裂變產(chǎn)物釋放的結(jié)果。除了110mAg，鈾碳氧化物TRISO包覆顆粒的安全性能與以前生產(chǎn)的包覆顆粒相比提高了不止7倍。

AGR2試驗(yàn)已經(jīng)完成，而AGR3/4和AGR5/6/7試驗(yàn)還在進(jìn)行中。試驗(yàn)?zāi)康氖谴_定故意失效的燃料中裂變產(chǎn)物的釋放。這些試驗(yàn)將被用于從HTGR中定量化源項(xiàng)，以進(jìn)行事故分析和應(yīng)急計(jì)劃區(qū)規(guī)劃。盡管DOE決定放棄示范電站的開發(fā)，但燃料開發(fā)項(xiàng)目仍在繼續(xù)進(jìn)行。這些結(jié)果將被用于未來HTGR的設(shè)計(jì)。

2.2.石墨開發(fā)和質(zhì)量鑒定

未來的HTGR將需要大量石墨作為堆芯反射層和中子慢化劑。因此必須充分了解生產(chǎn)的石墨的材料來源和性質(zhì)，特別是高溫和輻照情況下石墨的反應(yīng)。此外，為了安全目的，還必須了解進(jìn)空氣和進(jìn)水情況下被輻照過的石墨的反應(yīng)。目前，愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室和橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室與歐洲的多個(gè)試驗(yàn)機(jī)構(gòu)合作，針對(duì)多種石墨類型進(jìn)行了眾多測(cè)試與研究。2000多個(gè)石墨樣品被指定為先進(jìn)石墨蠕變(AGC)試驗(yàn)系列的一部分?；谶@些試驗(yàn)，開發(fā)了分析模型，以預(yù)測(cè)石墨在正常運(yùn)行狀態(tài)和事故狀態(tài)下的反應(yīng)。石墨質(zhì)量鑒定的規(guī)范案例正由美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME)進(jìn)行，采用美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)的質(zhì)量鑒定方法。這項(xiàng)工作的目的是當(dāng)美國準(zhǔn)備建造HTGR時(shí)，開發(fā)出可用于HTGR的石墨的標(biāo)準(zhǔn)。

表 1 政府資助和私營部門投資份額預(yù)估[5] 單位：百萬美元

2.3.高溫材料質(zhì)量鑒定

在美國，NGNP初始設(shè)計(jì)要求的依據(jù)是其產(chǎn)生足夠用于熱化學(xué)高效制氫的高溫的能力。超高溫反應(yīng)堆(VHTR)需要超過950 ℃的溫度。當(dāng)時(shí)沒有符合規(guī)范要求的金屬能夠被應(yīng)用于這種高溫反應(yīng)堆中。雖然仍然在追求制氫的目標(biāo)，但隨后的近期開發(fā)集中于在750～850 ℃的溫度范圍內(nèi)可用的符合規(guī)范的金屬。研究方案中包括兩種材料，分別是合金617和合金800H。人們?yōu)榈玫街С諥SME規(guī)范案例的試驗(yàn)數(shù)據(jù)做了大量努力，以擴(kuò)大合金617的可用范圍，使其在950 ℃高溫運(yùn)行的反應(yīng)堆上作為壓力邊界材料；同時(shí)擴(kuò)大合金800H的可用范圍，使其可用溫度和時(shí)間分別達(dá)到850 ℃和500 000 h。這些質(zhì)量鑒定試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)被用來開發(fā)兩種合金反應(yīng)的模型，以覆蓋大范圍的溫度、應(yīng)變率及荷載條件。這項(xiàng)工作目前仍在進(jìn)行中。

3.設(shè)計(jì)和安全方法

圖 1.德國和美國TRISO燃料輻照歷史數(shù)據(jù)比較，AGR1和AGR2輻照結(jié)束時(shí)85mKr①85mKr R/B 是一種與釋放裂變產(chǎn)物相關(guān)的燃料質(zhì)量測(cè)量值。該數(shù)值越小，燃料越佳。裂變氣體的釋放[9]。

未來HTGR的設(shè)計(jì)、開發(fā)和許可證申請(qǐng)的關(guān)鍵領(lǐng)域是堆芯物理、熱工水力和熱傳遞的分析工具的驗(yàn)證與確認(rèn)(V&V)。包含不確定性分析和比例分析的程序代碼基準(zhǔn)驗(yàn)證是質(zhì)量鑒定的關(guān)鍵組成。美國為了支持設(shè)計(jì)和許可證申請(qǐng)活動(dòng)，已經(jīng)和多所大學(xué)簽訂了協(xié)議，對(duì)分離效應(yīng)和整體試驗(yàn)進(jìn)行多方面測(cè)試。在NGNP不再考慮球床高溫氣冷堆之后，柱狀反應(yīng)堆被選為參照設(shè)計(jì)。俄勒岡州立大學(xué)打造了一套整體效應(yīng)試驗(yàn)設(shè)施(稱為高溫試驗(yàn)設(shè)施，HTTF)，將對(duì)熱傳遞、流動(dòng)和事故模擬的基礎(chǔ)特性進(jìn)行試驗(yàn)。阿貢國家實(shí)驗(yàn)室修建了自然循環(huán)停堆試驗(yàn)設(shè)施，為驗(yàn)證堆腔冷卻系統(tǒng)的性能提供數(shù)據(jù)。美國許多高校正在進(jìn)行分離效應(yīng)試驗(yàn)，以幫助了解在正常運(yùn)行、運(yùn)行瞬態(tài)和故障狀態(tài)下的現(xiàn)象。圖3[9]總結(jié)了多個(gè)有計(jì)劃或正在進(jìn)行的試驗(yàn)。

除了驗(yàn)證熱工水力和熱傳導(dǎo)的程序代碼，人們還做了大量工作[9]來研究堆芯模擬方法。作為多物理物體導(dǎo)向模擬環(huán)境(MOOSE)的一部分，新程序代碼正在被開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)基于高保真有限元的3D模擬。這些新工具將取代目前正在使用的老舊擴(kuò)散理論程序，如VSOP。對(duì)程序代碼包的改進(jìn)包括：燃耗計(jì)算過程中的熱中子反饋，更新、修改RELAP-3D以便用于氣冷堆的分析。通過與經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)的合作，已經(jīng)為350 MW模塊高溫氣冷堆(MHTGR-350)確立了幾個(gè)堆芯物理的基準(zhǔn)；通過與國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)合作，也成功確立了若干基準(zhǔn)。

更多的方法研究關(guān)注的是柱狀反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，因?yàn)樗c球床反應(yīng)堆設(shè)計(jì)相比更為復(fù)雜。本項(xiàng)工作未來將面臨的挑戰(zhàn)包括：研究石墨的中子散射及重金屬的彈性散射，石墨熱性能的輻射損傷效應(yīng)，停堆控制棒的空腔效應(yīng)，球床內(nèi)燃料球的非軸向流動(dòng)和堆芯反射層界面的熱傳導(dǎo)性。另外也需要高燃耗堆芯物理截面和進(jìn)氣進(jìn)水研究的數(shù)據(jù)來滿足一些目標(biāo)，以支持在美國的許可證申請(qǐng)活動(dòng)。所有這些工作都需要DOE的資金幫助。

圖 2.AGR1燃料壓塊6-4-3在1600 ℃加熱試驗(yàn)中的裂變產(chǎn)物釋放 [9]。

圖 3.NGNP用于軟件驗(yàn)證的熱流體V&V矩陣[9]。符號(hào)：+, 直接可驗(yàn)證關(guān)鍵現(xiàn)象的數(shù)據(jù)；O，數(shù)據(jù)部分適用；-，不適用；P，計(jì)劃活動(dòng)。

4.許可證申請(qǐng)現(xiàn)狀

由于DOE決定推遲NGNP的部署，許可申請(qǐng)工作已經(jīng)被延期。盡管已和NRC開展了許多討論，并且就關(guān)鍵話題也編制了很多白皮書，但在關(guān)鍵問題的解決方面仍沒有太多進(jìn)展，這些問題包括：安全殼性能要求、源項(xiàng)、許可申請(qǐng)基準(zhǔn)事件的選擇和應(yīng)急預(yù)案。通過與NGNP產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的合作，NGNP項(xiàng)目向NRC提交了一項(xiàng)針對(duì)商業(yè)電站的風(fēng)險(xiǎn)指引許可證申請(qǐng)策略和安全基礎(chǔ)的提議[10]。NGNP團(tuán)隊(duì)根據(jù)現(xiàn)有的輕水反應(yīng)堆標(biāo)準(zhǔn)對(duì)2500個(gè)單獨(dú)的監(jiān)管要求進(jìn)行了檢驗(yàn)，完成了監(jiān)管差距的分析。愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室提交了大量白皮書以期解決這些問題[11-13]。NRC審閱了這些文件[14,15]，但沒有對(duì)這些會(huì)影響將來設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題作出任何正式?jīng)Q定，因此示范電站的設(shè)計(jì)無法進(jìn)行。

NGNP示范電站的推遲也減慢了人們?yōu)榻鉀Q關(guān)鍵問題所做努力的進(jìn)度。對(duì)于非水冷反應(yīng)堆的許可證申請(qǐng)，可采取風(fēng)險(xiǎn)指引或基于風(fēng)險(xiǎn)的辦法，但NRC尚未給出有關(guān)適當(dāng)解決途徑的結(jié)論。對(duì)于類似于HTGR的具有固有安全特性的先進(jìn)反應(yīng)堆來說，縱深防御到底意味著什么？這個(gè)關(guān)鍵問題尚未得到解決。

5.工業(yè)界的活動(dòng)

如上文所述，工業(yè)界和相關(guān)供應(yīng)商，如通用原子公司、阿海琺集團(tuán)和西屋公司，均在DOE的支持下開發(fā)了NGNP所需關(guān)鍵部件的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括發(fā)電和制氫。雖然愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)界對(duì)制氫已經(jīng)開展了大量研發(fā)工作，但人們對(duì)氫氣的感興趣程度已經(jīng)大大降低，因?yàn)槊绹烊粴鈨r(jià)格便宜，且供應(yīng)量充足。

工業(yè)界的研究重點(diǎn)為整個(gè)發(fā)電/制氫廠的預(yù)概念設(shè)計(jì)，包括中間換熱器、功率大小、概念驗(yàn)證研究所需的試驗(yàn)設(shè)施、熱傳遞和壓力容器設(shè)計(jì)研 究中的設(shè)計(jì)要求和挑戰(zhàn)，也包括各部件的試驗(yàn)計(jì)劃，如主循環(huán)風(fēng)機(jī)、停堆冷卻熱交換器、控制棒和反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。

由于工程設(shè)計(jì)工作的擱置，許多此類研究被中止。但是，一旦NGNP項(xiàng)目重啟，這些研究得到的已有信息和報(bào)告將會(huì)十分有用。超過160份出版物、設(shè)計(jì)研究和研究報(bào)告可被用于將來的項(xiàng)目[6]。依賴政府的資助，關(guān)于先進(jìn)TRISO包覆燃料顆粒的研究、兩種反應(yīng)堆級(jí)石墨源的質(zhì)量鑒定和用于許可證申請(qǐng)的有限的方法開發(fā)將會(huì)繼續(xù)。圖4[9]顯示了在擬定的研發(fā)計(jì)劃基礎(chǔ)上的預(yù)計(jì)資金需求?？擅鞔_的一點(diǎn)是，不可能完成《2005年能源政策法案》中所設(shè)的到2021年NGNP實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的計(jì)劃。

將納入研究結(jié)果的基礎(chǔ)電站的設(shè)計(jì)和開發(fā)工作不包括于資助計(jì)劃內(nèi)，它需要經(jīng)DOE和美國國會(huì)的批準(zhǔn)。在美國國會(huì)和NGNP產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟就NGNP的需求和資助方式達(dá)成一致前，不期望有重大進(jìn)展。

除了政府資助的研發(fā)，至少有兩個(gè)①由Robert Galvin (Galvin Nuclear Energy公司)贊助的第三個(gè)項(xiàng)目，這是一座100 MWe高溫氣冷堆，采用氣體渦輪動(dòng)力發(fā)電，在概念設(shè)計(jì)階段暫停。 包括但不僅限于具有以下特征：不會(huì)熔化的反應(yīng)堆，操作簡單，換料不需要停堆，模塊化，源項(xiàng)小，功率密度低，熱效率較高，以及由于具有安全性不需要場(chǎng)外應(yīng)急計(jì)劃等。私人資助的氣冷堆項(xiàng)目正在進(jìn)行：一個(gè)是基于球床的衍生設(shè)計(jì)，另一個(gè)是柱狀快中子氣冷堆設(shè)計(jì)[16]。X-Energy-100TM[17]是一個(gè)小型的50 MWe高溫氣冷堆設(shè)計(jì)方案，采用蒸汽發(fā)電方式，以南非和中國正在發(fā)展的高溫氣冷堆為原型。X-Energy最近獲得了來自DOE的600萬美元獎(jiǎng)勵(lì)，這是DOE采取公私合作伙伴關(guān)系發(fā)展先進(jìn)反應(yīng)堆概念行動(dòng)的一部分。

StarCore Nuclear [18]是一個(gè)正在加拿大開發(fā)的50 MWth的高溫氣冷堆，可發(fā)電20 MWe，另10 MWth熱能被用于工藝熱應(yīng)用。這兩種技術(shù)都處于概念設(shè)計(jì)階段。StarCore的特點(diǎn)是：分批加燃料，每五年更換一次整體反應(yīng)堆容器筒，在衛(wèi)星監(jiān)測(cè)下自主運(yùn)行，占地面積很小，可用于偏遠(yuǎn)地區(qū)。X-Energy電站設(shè)計(jì)更常規(guī)，采用球床堆芯和一個(gè)蒸汽發(fā)生器，能生產(chǎn)50 MWe電能，若用4～6個(gè)模塊，整體凈發(fā)電量超過200 MWe。目前商業(yè)化或示范站的計(jì)劃還屬未知，但看到除中國之外還有高溫氣冷堆的持續(xù)發(fā)展仍很受鼓舞。

通用原子公司的能量乘法器模塊(EM2)是一種氦氣冷卻快中子反應(yīng)堆，凈輸出電量為265 MWe[19]。作為一個(gè)快中子反應(yīng)堆，它應(yīng)用了增殖和燃燒原理，可以實(shí)現(xiàn)理論上30年內(nèi)不換料、不倒料。該電站使用氣體渦輪動(dòng)力和有機(jī)觸底循環(huán)，可產(chǎn)生265 MWe的凈電量。

6.結(jié)論

圖 4.完成愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)范圍的擬定時(shí)間表[9]。

作為由美國國會(huì)單獨(dú)積極推動(dòng)的項(xiàng)目，第一個(gè)NGNP示范電站的進(jìn)度明顯減緩。雖然原因多種多樣，但延遲的主要原因是，DOE和產(chǎn)業(yè)界無法就支持電站所需的研發(fā)、設(shè)計(jì)和建設(shè)的合理資助方式達(dá)成一致。由于缺乏這樣的協(xié)議，產(chǎn)業(yè)界不愿為該項(xiàng)目開發(fā)的研究方面提供資金。產(chǎn)業(yè)界也關(guān)心政府是否做出必要的長期資助承諾，以確保項(xiàng)目完成，因?yàn)槟壳霸擁?xiàng)目需要每年都進(jìn)行預(yù)算審批。盡管產(chǎn)業(yè)界有興趣，但不得不說的是沒有任何一個(gè)公司愿意成為支持建立電站的主要贊助商。

科研人員在以下方面已經(jīng)做了大量的優(yōu)質(zhì)技術(shù)工作：用于未來電站設(shè)計(jì)的先進(jìn)燃料、石墨、材料的開發(fā)，以及許可申請(qǐng)工作。已與NRC開展了重要討論，盡管沒有得出設(shè)計(jì)所需的最終結(jié)論。在NRC和開發(fā)者就風(fēng)險(xiǎn)指引的應(yīng)用和基于風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)管達(dá)成協(xié)議前，HTGR明確的安全優(yōu)勢(shì)①由Robert Galvin (Galvin Nuclear Energy公司)贊助的第三個(gè)項(xiàng)目，這是一座100 MWe高溫氣冷堆，采用氣體渦輪動(dòng)力發(fā)電，在概念設(shè)計(jì)階段暫停。 包括但不僅限于具有以下特征：不會(huì)熔化的反應(yīng)堆，操作簡單，換料不需要停堆，模塊化，源項(xiàng)小，功率密度低，熱效率較高，以及由于具有安全性不需要場(chǎng)外應(yīng)急計(jì)劃等。還不能得到認(rèn)證，為保證高安全水平，設(shè)計(jì)的成本會(huì)比實(shí)際需要的高。在美國還有很多工作要做，不僅必須完成支持許可證申請(qǐng)的技術(shù)和方法的研究，而且在該改進(jìn)型技術(shù)的示范確定前，美國可能會(huì)繼續(xù)依賴大型或小型模塊輕水反應(yīng)堆。根據(jù)作者的淺見，美國只能寄希望于中國引領(lǐng)HTGR的商業(yè)化，因?yàn)橹袊诮ㄔ觳⑦\(yùn)行高溫反應(yīng)堆球床模塊(HTR-PM)示范電站。

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2095-8099/? 2016 THE AUTHORS.Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

英文原文: Engineering 2016, 2(1): 119—123

Andrew C.Kadak.The Status of the US High-Temperature Gas Reactors.Engineering, http://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2016.01.026