第四代核能系统技术路线图提出未来十年研发里程碑

作者: 2015-05-30 15:57 来源:战略情报研究部
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由第四代核能系统论坛(GIF)2014年1月完成修订的技术路线图[1]在总结过去十年第四代核能系统研发成果的基础上,提出了未来十年主要第四代堆型的研发目标和里程碑,概述如下:

气冷快堆(GFR:改善针对冷却剂泄露事件的安全管理办法,包括冷却剂的减压和在没有能量输入的情况下安全导出衰变热;适用堆外的核燃料技术和辐照实验;建立验证系统主要部件和子系统的实验装置;小型实验堆设计。

铅冷快堆(LFR:2020年后俄罗斯有望建成铅铋冷却的SVBR-100和BREST-300原型堆。铅冷快堆未来研究主要集中在开发材料腐蚀和铅化学管理系统;研发核心仪表;燃料处理技术和运行;先进模拟仿真;燃料开发(堆芯首次采用MOX燃料,之后采用MA-bearing燃料)和有可能用于铅冷反应堆BREST的氮化物燃料;锕系元素管理(燃料的再处理和加工)等。

熔盐反应堆(MSR:以熔盐快堆为基准,将进一步研究液态熔盐的物理化学性质以及技术开发,尤其是腐蚀、安全性相关问题和用后熔盐的处理等。

钠冷快堆(SFR:包括池式、循环和模块式配置三种基准。目前中国、印度、日本和俄罗斯已有一些钠冷快堆在运或在建中。未来十年的研发目标主要集中在:安全性和运行(改进堆芯固有安全性和仪控系统,预防和缓解钠引发的火灾,预防和缓解大量能量释放的严重事故,最终热阱等);加强通用安全性设计标准;开发先进燃料(先进反应堆燃料、MA-bearing燃料)以及反应堆部件设计和核电厂配套设施的改进(先进能量转化循环,创新部件设计);乏燃料处理机制与技术;系统集成与评估;经济性评价与运行优化等。

超临界水冷堆(SCWR:包括基于压力容器和压力管的两种反应堆基准概念。未来十年的研发目标主要集中在:推进基准概念设计和相关的安全性分析;并对反应堆所有关键部件的可选合金材料进行现实环境测试评估;堆外燃料装配测试;计算工具的评定;首个集成组件测试并开始原型堆设计研究;小规模燃料组件堆内测试。

超高温气冷堆(VHTR):近期主要目标是实现堆芯出口温度达到700-950℃。未来研发目标集中在材料和燃料上,要求温度能够提高到1000℃以上,燃耗达到150-200 GWd/tHM。建立高温过程热研发联盟,开展原型示范。发展工业热用户界面(中间换热器、管道、阀门和相应传热流体):推进制氢方法的可行性和商业经济性研究,以更好地确定制氢对过程热的需求。安全性方面,验证被动余热排出系统的有效性和可靠性;通过测试确认燃料能够承受极端温度(约1800℃);继续开展核反应过程与利用过程热的工业场址相连接的安全性分析。

(陈伟 周燕)


[1] Technology Roadmap Update for Generation IV Nuclear Energy Systems. https://www.gen4.org/gif/upload/docs/application/pdf/2014-03/gif-tru2014.pdf 

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