雖然“核能”看起來(lái)像一種技術(shù)，但實(shí)際上它是各種不同反應(yīng)堆和不同工藝技術(shù)的融合，有些堆型更高效，有些更具可擴(kuò)展性。不僅僅只有一種核反應(yīng)堆或者一種利用核能的方法。事實(shí)上，有數(shù)百種不同的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，理論上可以改變公眾對(duì)能源的看法。

在美國(guó)，能源部近期實(shí)施了一項(xiàng)名為“先進(jìn)反應(yīng)堆示范計(jì)劃”，簡(jiǎn)稱(chēng)ARDP的項(xiàng)目。這一項(xiàng)目通過(guò)鼓勵(lì)投資企業(yè)與公用事業(yè)建立成本分?jǐn)偦锇殛P(guān)系，加快先進(jìn)反應(yīng)堆的示范建設(shè)，從而確保美國(guó)在全球范圍內(nèi)保持最佳核電技術(shù)的領(lǐng)先地位。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人最近宣布了5種新的核反應(yīng)堆類(lèi)型，他們希望為其提供資金，并對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的研究。

這5種反應(yīng)堆的范圍從小型模塊化反應(yīng)堆到熔鹽高效反應(yīng)堆。根據(jù)美國(guó)能源部的說(shuō)法，一旦它們得到足夠的規(guī)模，就有可能在全球能源市場(chǎng)上取得競(jìng)爭(zhēng)地位。

新反應(yīng)堆設(shè)計(jì)綜述A

RDP項(xiàng)目最近獲得了3000萬(wàn)美元的額外撥款，用于分配已經(jīng)選定參與該項(xiàng)目的一些公司，目的是幫助它們?cè)?030年前獲得核反應(yīng)堆的批準(zhǔn)。

這些資金將被這些公司用來(lái)解決“他們目前面臨的技術(shù)、運(yùn)營(yíng)和許可方面的挑戰(zhàn)”，目的是降低這些公司面臨的開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，提高技術(shù)準(zhǔn)備水平，為未來(lái)的示范和最終部署做好準(zhǔn)備”。

看看美國(guó)能源部所包含的5種不同的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，我們可以從一個(gè)角度來(lái)了解核能的未來(lái)走向。

1、BWX先進(jìn)核反應(yīng)堆

BWX Technologies是為美國(guó)政府開(kāi)發(fā)新反應(yīng)堆技術(shù)的公司之一，是ARDP計(jì)劃的一部分。具體來(lái)說(shuō)，他們正在開(kāi)發(fā)微型反應(yīng)堆，可以方便地運(yùn)輸和運(yùn)行在離網(wǎng)和偏遠(yuǎn)地區(qū)。想象一下，一個(gè)小型的便攜式核反應(yīng)堆可以被拖來(lái)拖去為大型項(xiàng)目提供動(dòng)力。

該反應(yīng)堆預(yù)計(jì)要到20世紀(jì)30年代才能完工，但該設(shè)計(jì)采用了高溫氣體設(shè)計(jì)和鈾氮化物燃料內(nèi)核，可產(chǎn)生約50兆瓦的熱能。BWX目前正在與愛(ài)達(dá)荷州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室共同研究反應(yīng)堆。BWX技術(shù)公司也不僅僅是開(kāi)發(fā)這一個(gè)反應(yīng)堆，他們還致力于優(yōu)化核燃料，以降低核反應(yīng)堆的成本。這種新的燃料技術(shù)也有助于其他核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)。

2、eVinci微型反應(yīng)堆

下一個(gè)微型反應(yīng)堆似乎是從科幻小說(shuō)中直接拉出來(lái)的。由西屋電氣公司開(kāi)發(fā)的eVinci微型反應(yīng)堆大約有一個(gè)集裝箱那么大，可以產(chǎn)生15兆瓦的熱能。它可以在不到30天的時(shí)間內(nèi)建立起來(lái)，并輸出最小的輻射。西屋公司將與美國(guó)伊利諾伊州洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和德克薩斯農(nóng)工大學(xué)合作，制造所有必要的部件，以開(kāi)發(fā)微型反應(yīng)堆的示范裝置。他們的目標(biāo)是到2024年擁有一個(gè)功能樣機(jī)，到本世紀(jì)末該產(chǎn)品將完全商業(yè)化。

3、Hermes縮尺試驗(yàn)堆

Hermes反應(yīng)堆不是一個(gè)新的設(shè)計(jì)，而是凱羅斯電力公司現(xiàn)有商業(yè)反應(yīng)堆的縮小版。具體來(lái)說(shuō)，KP-FHR反應(yīng)堆將縮小規(guī)模，以生產(chǎn)140兆瓦的熱能。在所有核反應(yīng)堆中，這座反應(yīng)堆可能最快投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)2026年投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

4、Holtec SMR-160反應(yīng)堆

SMR-160反應(yīng)堆是這五項(xiàng)未來(lái)技術(shù)中最大的，以兆瓦計(jì)。與日本三菱Holtec公司合作的是能產(chǎn)生160兆瓦電能的小型INL工業(yè)公司。這種小型反應(yīng)堆還可以在其二次側(cè)使用風(fēng)冷冷凝器，使其能夠在世界上最干旱的地區(qū)使用。這種設(shè)計(jì)也可以作為一種可擴(kuò)展的替代方案，取代更永久的核基礎(chǔ)設(shè)施。一旦原型開(kāi)發(fā)完成，公司計(jì)劃在新澤西州的牡蠣溪展出。

5、熔融氯化物反應(yīng)器

最后，南方公司也在研究開(kāi)發(fā)一種基于熔融氯化物反應(yīng)堆技術(shù)的小型核反應(yīng)堆。熔融氯化物快堆(MCFR)可以商業(yè)化，同時(shí)也可以使用許多燃料源，包括現(xiàn)有核反應(yīng)堆的乏燃料。熔鹽反應(yīng)器作為一個(gè)整體比傳統(tǒng)的反應(yīng)器有很大的好處。南方公司項(xiàng)目的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)世界上第一個(gè)快速光譜鹽反應(yīng)堆，它可以有效地傳遞熱量，甚至可以用于儲(chǔ)熱。用熔融氯化物反應(yīng)器進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)將在20世紀(jì)20年代上半葉投入運(yùn)行。

展望核反應(yīng)堆的未來(lái)

正如你可能注意到的，美國(guó)能源部資助的所有項(xiàng)目，時(shí)間表都相對(duì)較快。幾乎所有的項(xiàng)目都計(jì)劃在未來(lái)5到10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)可行性。

美國(guó)能源部認(rèn)為，這些加快的時(shí)間表是必要的，以確保美國(guó)在全球核反應(yīng)堆市場(chǎng)上保持領(lǐng)先地位。先進(jìn)的微型反應(yīng)堆是目前核領(lǐng)域最令人興奮的領(lǐng)域之一，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)相比，它們具有最大的可擴(kuò)展性和通用性。核電在全球能源市場(chǎng)上的地位開(kāi)始越來(lái)越強(qiáng)。你感覺(jué)到未來(lái)潮流可能會(huì)轉(zhuǎn)移到核能嗎?

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