先進小型反應(yīng)堆技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢研究-在線瀏覽
2024-08-02 20:15本頁面
【正文】 tors， and demonstrated the necessity of developing small reactors and the limitation of Generation III light water cooled small reactors on the utilization efficiency of nuclear fuel. Then the technological features and status of Generation IV small reactors were summarized， and the performances of Generation III and IV small reactors on the safety， economy and application prospect were pared. It was indicated that Generation IV liquid metal cooled small reactors featured with inherent safety are safer than Generation III light water cooled small reactors. Generation IV liquid metal cooled small reactors based on closed nuclear fuel cycle are more economical than Generation III light water cooled small reactors due to low cost of investment. Furthermore， Generation IV liquid metal cooled small reactors are suitable for the application in remote areas， aerospace， and military fields. 【Key words】Small reactor； Market demand； Generation III reactor； Generation IV reactor 1 小型反應(yīng)堆研究背景 根據(jù)國際原子能機構(gòu)的定義，輸出電功率在300 MW以下的反應(yīng)堆稱為小型反應(yīng)堆[1]。而先進小型反應(yīng)堆在這些方面均具有突出的優(yōu)勢，符合第四代核能系統(tǒng)發(fā)展的要求，因此受到了國際核能界的高度?P注。與傳統(tǒng)大中型反應(yīng)堆相比，小型反應(yīng)堆具有以下優(yōu)點：1）模塊化設(shè)計和建造，具有良好的經(jīng)濟性；2）可組裝成一體化堆，方便運輸，解決相對孤立系統(tǒng)的用電問題，增強防止核擴散能力；3）擁有非能動余熱排出系統(tǒng)等一系列非能動安全系統(tǒng)，顯著提高了反應(yīng)堆的安全性。 本研究從小型反應(yīng)堆的市場需求出發(fā)，對目前具有第三代和第四代特征的小型反應(yīng)堆技術(shù)現(xiàn)狀進行歸納總結(jié)，論證了發(fā)展小型堆的必要性和三代輕水小型堆在核燃料利用方面的局限性，然后比較分析不同類型的第四代小型反應(yīng)堆在安全性、經(jīng)濟性以及市場應(yīng)用上的特點，確定小型鉛基冷卻快堆具有良好的經(jīng)濟性和廣闊的應(yīng)用前景，并從基礎(chǔ)研究、配套法規(guī)等方面對小型鉛基冷卻快堆發(fā)展提出針對性的建議。小型反應(yīng)堆市場需求如表1所示。小型堆也可以滿足化工園區(qū)對電能的多樣化要求，并可以替代火電站，實現(xiàn)以小型堆為核心的熱電聯(lián)產(chǎn)、熱汽聯(lián)產(chǎn)等。另一方面加強我國的海洋國防，滿足南海補給基地和島礁的能源需求。 世界上主要發(fā)展中國家和新興工業(yè)國家用電需求有限，電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尚不完善，將近75%的發(fā)電機組小于500 MWe，同時發(fā)展中國家的經(jīng)濟實力有限，無法支撐大型反應(yīng)堆的建設(shè)。相對大型堆，小型堆系統(tǒng)簡化、安全性高、投資成本低，可有效的滿足“一帶一路”沿線國家對能源的需求?？臻g核反應(yīng)堆不僅可以用來產(chǎn)生使飛行器隨時升高定位的推力， 更主要的是用來生產(chǎn)飛行器本身所需的電能，而且價格低廉、功率密度大，是目前能滿足空間飛行全面要求的唯一動力源[5]。 3 小型反應(yīng)堆技術(shù)現(xiàn)狀 具有第三代特征的小型堆技術(shù) 在現(xiàn)有的小型堆設(shè)計中，最為常見的是輕水堆設(shè)計。在核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計方面，大部分設(shè)計都采用了“一體化”壓水堆設(shè)計，將一回路的設(shè)備集中布置于壓力容器中。此外，隨著AP1000非能動安全系統(tǒng)的面世及成功推廣，“非能動”的理念也被借鑒到現(xiàn)有的小型堆設(shè)計中。其中，基于核動力破冰船技術(shù)的KLT40s反應(yīng)堆由俄羅斯Afrikantov OKBM設(shè)計，基于該堆型設(shè)計建造的Akademik Lomonosov浮動核電站于2007年在圣彼得堡開工建設(shè)，2013年兩座35 MWe KLT40s反應(yīng)堆安裝完畢[6]。 然而小型輕水堆核燃料利用率較低，若采用一次通過的開式燃料循環(huán)，%。 表2 國際小型輕水堆發(fā)展情況概覽 Table 2 Summary of international light water cooled small reactors 具有第四代特征的小型堆技術(shù) 小型高溫氣冷堆 小型高溫氣冷堆是在高溫氣冷實驗堆和大型示范堆的基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)國際社會對
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