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行波堆(Traveling Wave Reactor)

發布日期:2022-04-26 點擊率:31

 

 

       “行波堆”(Traveling Wave Reactor)是一種有別于現有商業運行堆的反應堆,其原理是通過對抑制堆芯燃料的分布和運行,使得核燃料可以從一端負級啟動點燃,裂變產生的多余中子將周圍不能裂變的U-238轉化成Np-239,當達到一定濃度之后,形成裂變反應,同時開始焚燒在原位置生成的燃料,形成行波(Traveling Wave)。行波以增殖波先行焚燒波后續,一次性裝料可以連續運行數十年甚至上百年。為維持運行,堆芯燃料部分保持常規的大小質量,通過已有熟知方式利用核能:通過蒸汽發生器將核反應產生的熱量帶出堆芯,轉換為蒸汽的動能進而推動汽輪機做功,產生電能。除最初的啟動源需要濃縮鈾,其他所有燃燒都可以來自天然的材料,因此不需要分離濃縮。形象的說,行波堆像蠟燭,用火柴點燃后逐漸燒盡,并可以點燃其他蠟燭。

      資料顯示,行波堆技術能將貧瘠的核能原料,在反應堆內直接轉化為可使用的燃料并充分燃燒利用。通俗地說,作為核反應堆的主要燃料,天然鈾中僅有約0.7%的同位素能夠被直接利用,但是,利用行波堆技術,鈾資源的30%至40%,甚至60%至70%可以物盡其用。與其他反應堆不同的是,行波堆技術可以直接利用現在被廢棄的鈾的同位素,甚至是只經過簡單轉化的核電站廢棄燃料,對其深度焚燒而產生巨大能量,將沉重廢物負擔轉換為高額經濟效益。從這一點上看,其與我國不久前投產的試驗快堆很相似。但行波堆的另一大優勢就是無須換料及后處理,不僅可以提高運行安全性,更能極大降低核擴散風險。

       微軟創始人比爾·蓋茨在了解到該項技術后,資助美國泰拉能源公司開展研究,并在去年親自到中國、日本為行波堆的科研尋找合作伙伴。比爾·蓋茨在中國期間與國家能源局、中核集團、中廣核集團、國家核電技術公司、中國戰略與管理研究會等單位進行了接觸,并與國家核電技術公司簽署了技術交流合作諒解備忘錄。雙方表示,將就“行波堆”和其他先進核能技術積極展開技術交流與協作,推動雙方企業和中美兩國在核能領域的進一步合作,為世界能源利用向著更清潔、更安全、更經濟的方向發展做出貢獻。

       據悉,國家能源局電力司核電處正在籌備建立行波堆辦公室,協調我國各方面力量研發行波堆技術。目前,已開始從我國核電企業抽調專家開展籌備工作。泰拉能源公司計劃10年內建成行波堆示范工程,15年內實現商業化建設。

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