中国第四代核反应堆的技术路线选择

美国选择的路线未必是适合中国的国情:(1)中国缺铀;(2)中国有钍,还很多;(3)中国核武器走的是钚路线。

GIF推荐的六种四代堆型。中国只放弃气冷快堆,其他五种都有在做。小孩才做选择,大人都要。所有的技术路线都要试试;哪种最好,试过了才知道。

其中进展最快的是清华和华能合作的高温气冷堆,以及建在福建霞浦的钠冷快堆。

高温气冷堆不匹配中国国情,我个人强烈反对大搞这个堆型。玩玩也就罢了,也许拿来出口很好。

中国急需的是钠冷快堆——这个堆能生产钚。但是这个堆型的成本高,而且有核武器材料扩散方面的疑虑,估计国内弄几个就好了。

另外有网友提到苏联放在潜艇里的,就是四代堆型之一的铅冷快堆。这个堆型的最大特点就是体积小,功率密度高。最大的难点是铅会腐蚀不锈钢,不过这个问题大体上已经解决了。总体上它是军用堆技术,不太好出口或民用。

四代堆中的超临界堆,其实就是当前华龙一号或国和一号这类压水堆技术的延续。通过继续提高一回路水的温度(600度左右)和压力,达到超临界状态,从而提高发电效率。主要挑战是需要制造更耐压、更耐高温的压力容器、管路、泵、阀,以及蒸汽发生器。这些东西本来就不便宜,继续提高技术指标经济上是否合算,需要合计合计。

(1)这是从网上找到的一张图片。a和b是316H不锈钢在熔盐中的腐蚀情况;c,d,e,f是某特种不锈钢在不同燃料盐下的腐蚀情况。也就是说,防腐蚀材料问题其实已经有答案了。

(2)美国的IMSR(集成熔盐堆)也是在快速地推进。其设计和材料选择,基本上就是上面视频中所说的那个美国试验堆。

各种情况都已经说明熔盐堆在技术上是完全可行的。现在要解决的是工程问题,以及经济上是否合算的问题。这些问题都需要用试验堆来解答——其他堆型也一样。

熔盐堆有以下几个特点:

(1)燃料盐常压运行。不需要昂贵的压力容器、耐压管路等。

(2)高温、发电效率高。天生可以生成超临界蒸汽。

(3)不停堆,在线换料。这个特点对于核电站和军用堆来说都是天大的优势。目前只有坎杜堆能在线换料,但这个堆型温度低,发电效率也低。

(4)能很好匹配熔盐储能,解决风、光等新能源不稳定的问题,维持电网稳定运行。

(5)熔盐堆的裂变材料其实有多种选择,三种容易裂变的材料,铀233,铀235和钚239,其实都可以拿来烧。当然,不同的裂变材料面临的工程问题也不一样。

(6)能相当程度地处理当前堆积的压水堆核废料。

(7)钍基熔盐堆能烧钍,走的是钍铀233循环。根据目前的勘测情况,中国的钍够用上万年。目前,钍是废物……

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