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分析 | 高温堆在亚洲兴起 (下)

2020-09-15 11:41  来源:嘿嘿能源heypower    核反应堆  高温气冷堆  核能发电  核能利用

日本、中国和韩国都在开发高温反应堆,而目前的印尼,则有一个雄心勃勃的反应堆计划。


日本、中国和韩国都在开发高温反应堆,而目前的印尼,则有一个雄心勃勃的反应堆计划。

4. HTR-PM燃料研制

HTR-PM的燃料包含数千个六厘米长的石墨球,其中含有浓缩达8.9%铀235。反应堆的石墨堆芯没有冷却水,而是浸泡在出口温度高达750℃的氦气中。

2005年,INET建造了一个燃料生产原型设施,年生产能力为100,000个燃料元件。

2013年,位于内蒙古包头的HTGR燃料生产厂开工建设。工厂于2015年开始调试和试生产,2017年7月,中国开始大规模生产这种燃料。这条年生产30万个球形燃料元件的生产线,已经交付20万个燃料元件,标志着从试生产向工业生产的过渡。

每个石墨球直径60毫米,重约0.192kg。每个燃料元件含有7克重金属。浓缩铀核直径约为0.5毫米,涂有三层焦碳和一层碳化硅。

包覆的燃料颗粒分散在直径为5cm的石墨基体中,含有石墨基体的燃料周围有一层5毫米厚的石墨层。每个HTR-PM反应堆腔填充245,318个燃料元件,深度超过11米。

2012年10月,在荷兰的佩滕,HTR-PM五个燃料球的辐照试验开始在高通量反应堆进行,并于2014年12月完成。INET要求对其燃料进行鉴定,用在HTR-PM反应堆系统许可证申请上。

5. 韩国,一直关注超高温气冷堆(VHTR)

作为长期能源政策的一部分,韩国有一个本世纪20年代利用VHTR进行大规模制氢计划,并计划获得核能氢开发和示范(NHDD)的运营许可证。

NHDD是一个200MWt VHTR反应堆概念,在950°C环境下运行,使用硫碘热化学循环。

目前的研发工作集中在开发设计工具、评估高温防腐材料和部件、开发小型气体回路、小型Triso燃料制造设施、小型硫碘(SI)热化学循环闭环和SI热化学工艺的高压部分。

2004年,韩国原子能研究所(KAERI)与韩国能源研究所和韩国科学技术研究所合作,启动了一项核能方案。

KAERI与日本的JAEA、美国的通用原子公司和中国的INET研发合作,共同进行HTR研究。作为VHTR项目的一部分,KAERI一直在开发Triso涂层粒子燃料技术,并于2014年在其汉拿路(Hanaro)研究堆完成了Triso燃料的首次辐照试验。

2006年,韩国政府启动了一个名为“发展核氢关键技术”的项目。该项目的主要重点是:

开发计算机代码和数据库,以支持VHTR的设计。

开发Triso涂层燃料颗粒的制造和鉴定程序。

选择和修改适用于超高温和热化学耦合过程的材料。

验证待建小型气体回路中材料的性能。

为加压条件开发SI热化学工艺。

另一个验证VHTR非能动冷却能力的试验设施按1/4的比例设计,并于2013年开始建设。

KAERI还与阿贡国家实验室和威斯康星大学合作,继续开发反应堆腔冷却系统。韩国计划在2026年前完成示范反应堆的设计。KEPCO E&C正在开发VHTR示范和商业化的技术。

韩国有一个高温高压小规模气体回路,能够对实验室规模的组件进行性能测试和代码验证。

KAERI还向第四代国际论坛提交了VHTR设计,以期将其用于制氢。

这是一个300 MWt模块堆,运行环境为900-950℃,每个模块每年生产30,000吨氢气。于2014年完成工程设计。

早些时候,KAERI已经与钢铁制造商浦项制铁签署了一项谅解备忘录,就VHTR技术进行联合研发。

然而,韩国政府已经通过了逐步淘汰核能的计划,KAERI计划未来情况如何还不清楚。

6. 印度尼西亚,对HTR充满兴趣

印尼没有HTGR设施,但有一个雄心勃勃的计划。

2013年12月,在印度尼西亚国家原子能机构(Batan)成立55周年之际,印尼宣布将在印尼最大的运行研究堆所在地塞尔蓬建造一个30 MWt的实验动力堆(RDE)和一个伽马辐照设施。

2015年3月,Batan表示,RDE将是一个小型第四代反应堆,除了发电外,还可用于海水淡化、制氢和煤炭液化。

Batan指出,包括日本、中国、南非和俄罗斯在内的几个国家有兴趣成为RDE项目的合作伙伴。

2014年8月,JAEA曾表示,已同意延长与Batan的合作协议,其中包括HTGR的研究开发。

2015年4月,俄罗斯原子能海外公司(俄罗斯国家核公司Rosatom的一部分)宣布,由核化学冶金(NUKEM )工程技术领导的俄罗斯和印度尼西亚公司组成的联合体赢得了在印度尼西亚进行多用途10MWt HTR初步设计的合同,这将是“印度尼西亚核计划未来的旗舰项目”。该合同包括一份关于概念设计和基本设计文件的可行性研究报告,由俄罗斯阿夫里坎托夫机械工程实验设计局(OKBM Afrikantov)在2015年12月完成。

2016年8月,Batan与中国核工程集团(CNEC)签署了在印度尼西亚开发高温气冷堆的合作协议。

两年后,Batan与清华大学签署了人力资源能力建设合作协议。Batan说,这是中国和印度尼西亚现有研究合作的延伸,包括一项实施HTGR联合实验室计划的协议。清华大学被选为RDE建设的合作伙伴,因为该校在HTGR方面具有丰富经验。

Batan还与印尼国家电力公司签署了一份协议,在2019年8月进行进一步的可行性研究。计划设想在加里曼丹、苏拉威西岛和其他岛屿建设100 MWe发电机机组。这些示范机组建设预计需要4年时间。

当印度尼西亚主办一次关于高温堆技术的国际专题会议时,所有以上提到的伙伴关系肯定会得到确认和加强。




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