目前,国际上公认有六种第四代裂变核反应堆型:高温气冷堆、钠冷快堆、气冷快堆、铅/铅铋快堆、超临界水堆、熔盐堆、行波堆。
目前中国在建的第四代核能系统包括石岛湾的高温气冷堆示范工程和霞浦的钠冷快堆示范工程,还有一些第四代核能系统的实验平台比如甘肃的熔盐堆项目。
甘肃钍基熔盐堆发电,四优势确保领先。
核能发电早已经是电能生产的主要形式之一,核燃料主要使用的是铀和钚元素,但是我们甘肃省武威市某新型核电装置正要实验以钍元素为燃料的发电方式。
如果实验成功,将代表着我国首先掌握的第四代核能技术,这座新型核电装置将是世界上第一座商业化运营的钍基熔盐堆,具有划时代的技术创新意义。
钍基熔盐堆又叫做液态氟化钍反应堆,简称TMSR,采用熔盐状态燃料,以及采用钍232作为增殖燃料,利用钍-铀循环产能,方式是在热中子堆中把钍232转化为另一种核燃料铀233,然后把铀233分离出来,返回堆中循环使用,它是第四代核能系统。
同时也是六种堆中熔盐堆的主要堆型,具有之前的核电技术不具有的诸多优势,主要体现在四个方面:第一,钍基熔盐堆安全系数高,钍基反应堆发电技术是比以往的核电技术反应堆安全的多,基本不会出现高温烧毁的情况,因为当反应堆内温度超过预定值时,其底部的冷冻塞就会自动融化,携带核燃料的熔盐,将全部流入应急储存罐中,核反应也就随记终止了。
之后反应堆就会迅速降温了,而作为冷却剂的复合型孵化盐,在冷却后凝固,基本不会泄露和污染环境。
正常情况下,钍基反应堆产生的核废料也很少,不到铀和钚合反应堆的千分之一,而且其危害可从几万年降低的几百年,被看作是未来核能发电领域,最安全的反应堆技术之一。
第二,热转换效率更高,钍基熔盐堆的堆芯燃料,是溶解于氟盐中的钍铀混合物,氟盐的熔点为550℃,沸点是1400℃,其工作环境可以实现长压,高温700℃,液态燃料流入改进后的堆芯后,达到临界值,发生裂变反应,产生热能,热量被自身吸收并带走,流出堆芯后重返次临界状态,这样可以做到循环使用,运行时,氟盐热熔可获得比先前的核电技术更高效率的热能,这代表着热电转换效率更好,其采用布雷顿热循环,热电转换效率可达到45%至50%,高于目前主流反应堆郎肯循环33%,可是利用热量更大。
第三、节省水资源,环境兼容性大,上面讲了钍基反应堆的冷却剂是复合型氟化盐不像铀和钚反应堆那样需要消耗大量的水资源,所以环境兼容性较大,在缺水的地方也可以建造核运行。
第四、钍矿资源远比核资源丰富,地球地层中钍的储量较高,远高于铀和钚等元素,如萤石矿中就含有钍,矿产