
图:开创国际先河 中国核电新突破
中国科学院上海应用物理研究所牵头建成的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆(简称“实验堆”或“TMSR”)日前首次实现钍铀核燃料转换,成为目前国际上唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆,初步证明了熔盐堆核能系统利用钍资源的技术可行性。
长期以来,“铀资源匮乏”制约着中国核能产业的发展。TMSR将中国储量丰富的钍作为核燃料,将打破传统核电对铀燃料的依赖。此外,具有无水冷却优点的实验堆于甘肃省民勤县茫茫戈壁滩上建成,意味其摆脱了传统核电只能选址海边的束缚,可深入广袤内陆为更多地区提供清洁稳定的能源。\大公报记者 刘凝哲北京报道
2035年建成百兆瓦级示范工程
2011年,面向国家能源安全与可持续发展的战略需求,中国科学院启动了首批战略性先导科技专项“未来先进核裂变能──钍基熔盐堆核能系统”,由中国科学院上海应用物理研究所牵头实施。依托中国科学院体系化、建制化优势,集聚了一支协同创新队伍,成功组建并培育了一支数量和质量均居国际一流的钍基熔盐堆专业研发团队。专项实施期间,近百家国内科研机构、高等院校和产业集团深度参与研发与工程建设,攻克了实验堆设计、关键材料与设备研制、安装与调试及堆安全等方面的技术难题,实现了核心材料、装备与技术从实验室研发到实验堆工程验证的重大跨越,供应链自主可控,钍基熔盐堆相关技术产业链的雏形在中国已经基本形成。
首次实现钍铀核燃料转换
据介绍,实验堆的建成并首次实现钍铀核燃料转换,为实验堆、研究堆、示范堆“三步走”发展战略从蓝图转化为路径清晰的“作战图”奠定了坚实的基础,为中国率先实现钍基熔盐堆的工业应用提供核心科学技术支撑。下一步,中国科学院上海应用物理研究所将通过与国家电力投资集团等能源领域领军企业深度合作,共建钍基熔盐堆产业链和供应链。以2035年建成百兆瓦级钍基熔盐堆示范工程并实现示范应用为目标,加速技术迭代与工程转化,为国家提供安全可靠的钍基能源发电新路径。
TMSR是目前国际上唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆。利用实验堆,TMSR团队在国际上首次开展熔盐堆添加钍燃料实验和满功率运行,完成堆内钍燃料反应性、燃料盐中钍铀燃料循环过程关键核素镤-233的特征伽马能谱及产额等关键物理参数测量,表明实验堆内已建立“钍-232→铀-233”的核素转换,初步验证了熔盐堆钍燃料利用的技术可行性,为后续规模化利用钍燃料奠定重要科学基础。
关键核心设备100%国产化
TMSR团队建立起中国国首个钍基熔盐堆的环境影响评价方法、安全分析方法、设计准则及核应急体系等全寿期安全分析与评价技术,并获得国家核安全局认可。建立了非能动余热排出系统和尾气处理系统等关键安全设施的工程集成技术并验证有效性。国际上首次取得由国家颁发的熔盐堆建造和运行许可证,也是中国《核安全法》颁布实施以来,首个在国家核安全全流程监管下取得的研究堆建造和运行许可证。
值得一提的是,科研团队实现了核心材料、装备与技术从实验室研发到实验堆工程验证的重大跨越,整体国产化率>90%,关键核心设备100%国产化,供应链自主可控。全面掌握耐熔盐腐蚀高温镍基合金与超细孔径核石墨的型材与构件的制造工艺、镍基合金焊接技术、高纯熔盐及燃料盐的规模化制备技术,并建立了相应的质量和技术标准体系;掌握燃料盐杂质控制与电位精准调控等腐蚀控制技术;突破并系统掌握主容器、控制棒、熔盐泵、熔盐阀和熔盐换热器等核心设备的设计、制造与性能验证全流程技术。