甘肅武威,一座安靜的實驗堆正在改變著全球的能源格局。
在甘肅武威的實驗基地,我國的科研人員是完成了一項歷史性的突破,成功的實現了釷鈾核燃料轉換。
這一個成就也使得中國成為了目前國際上唯一運行并且實現釷燃料入堆的熔鹽堆,這也標志著在第四代核能技術領域已經是取得了重要的進展。
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同時上海應用物理研究所跟江南造船正在推進建造全球首艘釷基核動力集裝箱船,這一艘船是可以裝載14000個標準集裝箱的是配備了200兆瓦熱功率的釷基熔鹽反應堆。
釷基熔鹽堆屬于第四代的先進核能系統,它是能夠以高溫熔巖作為冷卻劑,具有固有安全、無水冷卻、常壓工作和高溫輸出等優點。
跟傳統的核反應堆來相比的話,釷基熔鹽堆的運行原理是截然不同的,它是使用了釷作為核燃料,在反應過程當中,釷元素吸收了中子以后會轉變成為鈾233,實現燃料的自持循環。
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中國科學院上海應用物理研究所的研究人員是介紹:釷轉換成鈾,這也是世界上第一次在熔鹽堆里面加釷,初步的驗證了釷資源利用的可行性。
安全性是釷基熔鹽堆的突出優勢了。由于熔鹽堆在常壓下運行是不存在高壓爆炸的風險的,反應堆是具有負溫度系數,當溫度升高的時候,核反應堆會自然的減緩,確保運行安全。
中國的釷基熔鹽堆的發展歷程可以說是一條清晰的自主創新之路的。
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2011年中國科學院就啟動了“未來先進核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統”先導科技專項。經過了10多年的攻關,科研團隊是攻克了設計,關鍵材料和設備研制等多個方面的技術難題。
值得關注的就是,試驗堆整體國產化率是超過了90%,關鍵的核心設備全部是國產化的,實現了供應鏈的自主可控。
釷基熔鹽堆對于中國的能源安全是具有重要的戰略意義的,根據相關的報道,我們國家的鈾資源對外的依賴度是比較高的,而釷資源儲量就相對的豐富了。
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根據專家的估算,我們國家的釷資源如果說用來發電的話,是可以滿足長期的能源需求的,是有助于優化能源結構的。
釷基熔鹽堆的無水冷卻特性,,它是可以建在干旱的地區,跟風電光伏進行結合,形成多能互補的一種低碳能源系統。
釷基熔鹽堆的技術突破,將會開啟一系列的重要的應用場景。
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在航運領域,研發中的核動力集裝箱船采用的就是200兆瓦的釷基熔鹽堆,是可以實現45~50%的熱電轉換效率的,相比傳統的反應堆約有33%的效率是有了顯著的提升。
在能源供應方面,這一項技術是可以給沿海地區和島嶼提供穩定的電力,還可以給偏遠地區提供可靠的能源保障的。
在數字經濟領域,釷反應堆的高能效特性,是可以給大型的數據中心,AI算例基地提供穩定的電力,支持數字經濟的發展。
中國在釷基熔鹽堆領域的進展,給全球的合同發展提供了新的可能性。
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目前多個國家在開展第四代核能技術研究,中國在這一個領域取得的進展,也是展現出了和平利用核能的一個新途徑。
根據了解,我們國家已經是計劃在2035年建成百兆瓦級的釷基熔鹽堆示范工程并且是實現示范應用,這將會給清潔能源的發展提供了新的技術路徑。
從能源安全再到綠色發展,從航運革命再到數字經濟,中國正在開發的不僅僅是一項核能技術,更加是一條清潔能源的發展新路徑。
參考資料:
1. 中國科學院上海應用物理研究所相關研究進展
2. 釷基熔鹽堆核能系統專項研究成果
3. 國內外第四代核能系統研究資料
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