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楼主: iew
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[民用核能] 中国铅基反应堆专题

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kktt 发表于 2014-3-4 15:12 | 显示全部楼层
lemoncap 发表于 2014-3-4 15:02
FAS 的资料都是1999年左右的,老了点。 各个级别船号也不尽一致,经常搞混。近年从俄国出来的消息说明705 ...

这些俄文资料,估计你也没看过。但是有一点可以肯定,美俄后来放弃了继续建造金属冷却的热中子堆核潜艇,这恐怕可以说明一些问题。
ssizz 发表于 2014-3-4 15:36 | 显示全部楼层
lemoncap 发表于 2014-3-4 07:24
这个是美国人公开的说词了。美国人自己都在悄悄研究呢。铅铋堆是苏联发明的,美国总会表面说它种种缺点。 ...

据海军认知网2014年2月10日报道,DCNS公司成功完成锂离子电池鱼雷的试射 ,运行过程
中鱼雷速度超过50节,并且续航时间超过1小时。

经过DCNS水中武器专家长达十年的研究、开发和测试,使这种新型鱼雷得以转向 实用。锂
离子电池技术能够为鱼雷提供高功率电力,且还可以为电池充电。得益于此 项技术,DCN
S公司的新产品不仅能够满足海军所要求的作战性能标准,而且可靠性和 安全性也都满足
装备潜艇的要求。这种新型鱼雷为海军反潜训练提供了一种合适的解 决方案。

可充电锂离子电池是已在鱼雷中使用长达50年的银氧化锌技术的替代。(中国船 舶工业综
合技术经济研究院常润华)



鱼雷动力领域变天的前奏
lemoncap 发表于 2014-3-4 15:52 | 显示全部楼层
kktt 发表于 2014-3-4 11:28
关于鱼雷的速度,有报道Mk48 ADCAP可以到达63节

关于射程,也不是5miles

              40 kt      55 kt
MK-48         44,550 yd  34,430 yd
MK-48 ADCAP   54,685 yd  42,530 yd

以上Mk48的数据都是估计的。美国海军从来就只说它大于8公里,比较有自知之明。我为什么引用53-65的数据是因为其比较真实。
第一, 奥托燃料是单组元推进剂, 53-65的过氧化氢-煤油是双组元推进剂, 本来Mk48就少大约35%的能量密度。按火箭比冲说法,就是240秒对350秒(数字不一定完全准,但就是那个意思)
所以Mk48要跑过53-65比较难。

第二. 两者发动机的不同另外再论,但结论是在最优工况下,53-65热力效率更高。所以以下数据相当可靠
53-65M: 22,000 metres (24,000 yd)             条件  44 kt (51 mi/h, 81 km/h)

为什么 一看以下Mk48数据就比较假?  
                  40 kt           55 kt
MK-48         44,550 yd  34,430 yd

道理不难理解, 没有空泡等极端异常情况下(50节左右速度及以下),水中推进功率和速度的立方成正比,射程和速度的乘积是和速度的平方成反比,40节如果能到44,550 yd, 55节就只有23,500 yd. 这还是没考虑其发动机极速下效率降低的一个最优估计。

这几个射程速度数据还可以从日本二战长矛鱼雷的性能得到佐证:

22,000 m (24,000 yd) at 48 to 50 kn (89 to 93 km/h; 55 to 58 mph)
33,000 m (36,000 yd) at 37 to 39 kn (69 to 72 km/h; 43 to 45 mph)
40,400 m (44,200 yd) at 33 to 35 kn (61 to 65 km/h; 38 to 40 mph)
这套数据相当符合射程和速度的乘积是和速度的平方成反比的关系

mk-48燃料能量密度可能略高于长矛,但差距不大。当然长矛大些,其它情况相同,射程更远。其实战中的22000码的击中记录说明上面长矛的数据相当可靠。



lemoncap 发表于 2014-3-4 16:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 lemoncap 于 2014-3-4 16:38 编辑
kktt 发表于 2014-3-4 15:12
这些俄文资料,估计你也没看过。但是有一点可以肯定,美俄后来放弃了继续建造金属冷却的热中子堆核潜艇, ...

这些俄文资料我的确没看过:),只是根据Wiki引的, 但FAS我以前是老去的,其资料的来源可靠与否一般我还是有个谱,当然它现在式微了些。美放弃了金属冷却只是它没想到铅铋可以解决问题。这在苏联垮台之前西方,还有中国都不知道。都以为是Nak。俄后来放弃了主要是经济政治原因。
lemoncap 发表于 2014-3-4 16:34 | 显示全部楼层
ssizz 发表于 2014-3-4 15:36
据海军认知网2014年2月10日报道,DCNS公司成功完成锂离子电池鱼雷的试射 ,运行过程
中鱼雷速度超过50节 ...

“鱼雷速度超过50节,并且续航时间超过1小时。”

两者肯定不是同时达到的:)

Li ion 能量密度 150 WHr/kg
银锌               100 WHr/kg
热动     大于  1000 WHr/kg

 楼主| iew 发表于 2014-3-10 22:09 | 显示全部楼层
国内外专家齐聚研讨铅基反应堆发展
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来源:中国核能行业协会  日期:2014-03-10 
  
    3月5日,由中国核能行业协会第四代核能系统国际论坛(GIF)联络办公室和中国科学院核能安全技术研究所联合举办的“铅基反应堆专题研讨会”在合肥召开。来自国家国防科工局、国家核安全局、中国科学院、中国核能行业协会以及有关科研院所、大学的70余名代表参加了会议。中国科学院方守贤院士,中国工程院叶奇蓁、李冠兴院士出席会议并参与了讨论;中国核能行业协会副理事长赵成昆和中科院核能安全技术研究所所长吴宜灿分别致辞。

  第四代核能系统论坛(GIF)铅冷快堆系统委员会主席A.Alemberti博士到会介绍了国际铅基堆发展现状及GIF组织主要活动;中科院核能安全技术研究所所长吴宜灿介绍了中国铅基反应堆研究进展情况。此外,中国原子能科学院研究院、中科院近代物理研究所、中科院核能安全研究所、西安交通大学等单位的专家分别针对液态金属材料、核燃料、铅铋靶技术、热工等铅基反应堆关键技术作了报告。

  据悉,近年来在中科院战略性先导专项的支持下,中国科学院核能安全技术研究所联合国内相关单位已全面开展铅基反应堆的研究、设计、铅铋回路建设以及关键设备研制等工作,目前已取得显著进展。该所创造性地提出了具有临界/次临界双运行模式的10MW中国铅基研究反应堆CLEAR-I开发思路,正在组织开展初步工程设计工作和关键技术研发;已基本建成大型多功能铅铋综合实验回路装置群、关键技术验证平台,已开展设计/分析软件体系研究,为铅基反应堆研发打下了坚实基础。同时,正在建造具有国际先进水平的强流中子发生器和铅铋零功率实验装置,将为开展铅铋反应堆物理方案与软件设计验证准备条件。

    与会代表就核能发展、铅基反应堆研究与开发、材料与设备等关键技术攻关等问题进行了深入讨论,为我国铅基反应堆发展提出了许多有价值的建议和意见。专家们认为,铅基反应堆具有很好的发展前景,中科院核能安全技术研究所可在中科院战略性先导专项和国家重大基础设施建设项目支持下,进一步联合国内外相关单位优势力量积极开展铅基反应堆的研究,在第四代反应堆、加速器驱动次临界系统及聚变反应堆领域实现跨越创新。同时,专家倡议国家有关部门对铅基堆技术基础研究、关键材料与设备研制及先进核燃料制备方面加大投入,重视铅铋反应堆在未来船用堆、小型模块化堆、制氢及海水淡化等方面广阔的应用前景。

http://www.cnnc.com.cn/publish/portal0/tab664/info80695.htm
zhh894217 发表于 2015-5-16 20:15 | 显示全部楼层
我国首座高温高压液态铅铋合金-氦气流动换热综合实验平台调试成功
我要分享  

文章来源:工程热物理研究所    发布时间:2015-05-15  【字号: 小  中  大 】

  经过三年多的科研攻关和技术创新,我国首座高温高压液态铅铋合金-氦气流动换热综合实验平台(LBE-helium Experimental Loop of ADS, 简称LELA)于近期在中国科学院工程热物理研究所廊坊研发中心调试成功,液态铅铋合金温度(500℃)、氦气运行压力(3.4MPa)以及系统换热量(30kW)全部达到设计指标,标志着研究团队在ADS反应堆二回路热工水力设计与关键技术研发方面取得了重要进展和突破,也填补了国内相关实验平台和研究所在液态重金属冷却研究方面的空白。

  2011年至今,在中国科学院战略性先导科技专项“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”的支持下,工程热物理所分布式供能与可再生能源实验室传热研究团队在研究员淮秀兰的带领下,对ADS二回路冷却系统中存在的基础问题和关键技术进行了系统深入研究。围绕ADS二回路冷却循环系统中的关键换热器件(主换热器、回热器和冷却器),团队成员借助热力学方法和数值模拟方法,从系统和部件两个层面展开了优化设计研究,掌握了换热器全尺寸、跨尺度、千万级网格划分技术和三维数值模拟技术,揭示了复杂与极端条件下的特殊流-热-固耦合传热机制及各因素对换热部件流动换热特性的影响规律,发展了适用于LBE-氦气热传递特性的高效紧凑式换热器多参数多目标优化设计理论与新方法。

  团队成员结合理论方面的研究成果,经过不断设计和改进,成功研制出了换热部件样机。针对实验平台建设过程中存在的各种技术难题,团队成员集思广益,发挥各自特长,提出了有效的解决思路和办法,并成功用于实验平台上,标志着研究团队已经自主掌握了高温液态重金属与高压惰性气体流动换热实验台核心建造技术。在ADS先导专项2014年度进展汇报中,专项首席将高温高压液态铅铋合金-氦气流动换热综合实验平台作为亮点进行了重点介绍。

  高温高压液态铅铋合金-氦气流动换热综合实验平台的成功调试,一方面实现了高温液态铅铋合金与高压氦气高效换热的多物理场耦合实验环境,可为ADS先进二回路冷却系统的热工水力研究提供实验与验证平台;同时也培养了一支从事液态重金属流动换热研究的创新型人才队伍,为ADS先导专项后续研究任务的开展提供了人员保障,这对促进科研团队发展和提升研究所在ADS专项中的地位均具有重要意义。

  依托该项目,项目团队在Applied Energy,Energy,Nuclear Engineering Design 以及《原子能科学技术》等国内外杂志上发表SCI/EI收录论文9篇,已授权国家发明专利3项,公开国家发明专利3项,登记软件著作权1项。
http://www.cas.cn/syky/201505/t20150514_4355741.shtml
蟀率的珞子 发表于 2015-5-23 15:11 | 显示全部楼层
lemoncap 发表于 2014-3-4 16:29
这些俄文资料我的确没看过:),只是根据Wiki引的, 但FAS我以前是老去的,其资料的来源可靠与否一般我还 ...

不会有其他问题吗?
腐蚀或者凝固?
马虎不得呀
lemoncap 发表于 2015-6-3 23:06 | 显示全部楼层
蟀率的珞子 发表于 2015-5-23 15:11
不会有其他问题吗?
腐蚀或者凝固?
马虎不得呀

主要是凝固,现有新方法解决。很巧妙
DF21 发表于 2015-6-23 19:46 | 显示全部楼层
这种金属冷却的是快堆么
Gilean 发表于 2015-6-23 20:28 | 显示全部楼层
DF21 发表于 2015-6-23 19:46
这种金属冷却的是快堆么

应该是增殖堆
xtal 发表于 2015-7-8 10:04 | 显示全部楼层
lemoncap 发表于 2015-6-3 23:06
主要是凝固,现有新方法解决。很巧妙

啥巧妙方法,能说说么?
蟀率的珞子 发表于 2015-7-8 10:51 | 显示全部楼层
lemoncap 发表于 2015-6-3 23:06
主要是凝固,现有新方法解决。很巧妙

能有新方法当然好。
体积,效率在特种用途有优势。
不知道什么时候实用化和成熟
寿命如何?  能不能做到目前压水碓的30年。
zhh894217 发表于 2016-4-5 19:11 | 显示全部楼层
把核废料“吃干榨尽”
加速器驱动先进核能系统项目合作协议签署

    ■代表委员晒新闻

    科技日报北京3月9日电(记者张盖伦)全国政协委员、中国广核集团有限公司董事长贺禹在9日上午的政协分组会议上透露,中广核于9日和中国科学院签署合作协议,共同推进加速器驱动先进核能系统项目(Accelerator Driven Advanced Nuclear Energy System,ADANES)的建设。该项目将在广东省惠州市建设示范堆,并用20年左右时间实现商业化。

    贺禹向科技日报记者介绍,目前核电发展面临最主要问题之一是乏燃料的处理。乏燃料是经受过辐射照射、使用过的核燃料,包含大量放射性元素。“其中有些元素的半衰期非常长,需要经过几万甚至几十万年的衰变,其放射性才能降到天然铀矿的水平。”

    如何缩短这类元素的半衰期?加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)被国际公认为是核废料最有前景的技术途径。资料显示,其工作原理是,利用加速器产生的高能强流质子束轰击重核产生宽能谱、高通量中子作为外源来驱动次临界堆芯中的裂变材料发生持续的链式反应,使得长寿命放射性核素最终变为非放射性或短寿命放射性的核素,并维持反应堆运行。“简单来说,它可以缩短乏燃料中某些过于‘长寿’的放射性核素的寿命;同时,处理这些元素产生的热量还能作为能源,实现乏燃料的再利用。”贺禹解释。

    2011年1月,中科院启动了ADS先导专项,在该先导专项实施的基础上,又提出了ADANES的新概念和方案,并基本完成原理的模拟试验验证。“可以说,该项目能够将核废料吃干榨尽,还能产生能源。在乏燃料处理技术上,我们已经走在了世界最前面。”中科院近代物理研究所研究员蔡晓红委员表示,这一技术若能顺利走向现实,将在很长一段时间内引领国际核裂变能的创新发展。
http://digitalpaper.stdaily.com/ ... t_333439.htm?div=-1
zhh894217 发表于 2016-4-5 19:11 | 显示全部楼层
中国四代堆核“芯”技术取得突破
中国铅基堆原型燃料组件及包壳材料实现自主化

专家组现场检查铅基堆燃料组件及包壳材料

科学网讯(记者 李瑜)燃料组件及包壳作为铅基堆堆芯的核心构件,其结构设计和所用材料受到堆内复杂的服役环境的挑战。中国科学院核能安全技术研究所?FDS团队(简称“核安全所”)研发的新型燃料组件及包壳材料,解决了铅基堆堆芯高份额燃料、高密度冷却剂、耐高温耐腐蚀结构材料等关键技术难题,同时可为其他液态金属冷却反应堆燃料发展提供技术支持。该技术打破了国外技术垄断,实现了核心技术自主掌握,助力践行中国核能强国梦。

4月1日,由中国核学会理事长李冠兴院士、上海大学周邦新院士、华中科技大学李德群院士及行业内知名专家组成的专家组,对核安全所自主研发的“中国铅基堆原型燃料组件及包壳材料”进行了成果鉴定。专家组一致认为:中国铅基堆原型燃料组件及包壳材料实现自主化研发,填补了国内空白,其中新型包壳材料的耐高温和耐腐蚀性能处于国际先进水平,对促进我国液态金属冷却反应堆创新发展具有重要意义。

铅基堆被“第四代核能系统国际论坛(GIF)”组织评定为有望首个实现工业示范和商业应用的第四代反应堆,已被选作中国科学院战略性先导科技专项“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”和国家十二五重大基础设施建设项目“加速器驱动嬗变研究装置”的反应堆系统。核安全所负责“ADS嬗变系统”中铅铋反应堆的研发工作,目前已经完成了反应堆系统详细设计及主要技术研发,并在核心设计理念与关键设备研制方面实现了突破,具备了铅基堆工程实施能力。得益于铅基材料优良的中子物理和热物理特性以及稳定的化学性质,铅基堆除了在产能安全性和经济性方面具有突出优势之外,还具有良好的核废料“焚烧”处理能力和核燃料增殖能力,是一种能够实现多种应用和可持续发展的先进核能系统。这种反应堆具有良好的工业技术基础,如俄罗斯核潜艇装备的铅冷快堆已经有近100堆年的成功运行经验。由于铅基堆具有巨大的商业潜力,目前俄罗斯和欧洲正积极推动的铅基堆工程化应用,计划2021年实现商业示范。
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/4/342311.shtm
langge945 发表于 2016-4-6 10:36 | 显示全部楼层
zhh894217 发表于 2016-4-5 19:11
中国四代堆核“芯”技术取得突破
中国铅基堆原型燃料组件及包壳材料实现自主化

液态铅基合金载热及传热能力强,作为冷却剂能够使反应堆堆芯更紧凑,适合小型模块化及船用核动力的发展。
========
看来未来核潜艇堆和航母堆得基础积累也打好基础了。
shenchun 发表于 2016-5-13 13:47 | 显示全部楼层
这个铅基反应堆的研究与开发比核聚变要靠谱多了,一旦成功就可以解决人类一万年的能源需求。
头像被屏蔽
Pepino 发表于 2016-5-16 00:11 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
zhh894217 发表于 2016-8-1 10:53 | 显示全部楼层
与时间赛跑的科学家
——记中科院近代物理研究所ADS团队


■本报记者 刘晓倩

这是一支近500人的核裂变能团队,他们从零起步,不断刷新世界纪录;他们用5年时间,追赶了欧美发达国家研究水平;他们,是一群与时间赛跑的科学家。

中国科学院近代物理研究所ADS团队,承担着中国科学院A类战略性先导科技专项“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”,建成了国际上稳定运行的连续波质子束流强度最高的RFQ加速器、首次提出了一种加速器驱动先进核能系统ADANES概念,有望实现核能系统真正的闭式循环、原创性地提出了颗粒流靶概念……使我国在未来先进核裂变能技术达到国际领先水平。

该团队获得中国科学院先进集体称号。

一切,从零开始

2010年6月,中科院近代物理研究所接受了一个艰巨的任务——ADS嬗变系统研究。回忆刚接受任务的状况,该项目首席科学家、近代物理研究所副所长徐瑚珊说:“我们作好了充分的艰苦奋斗的准备,因为ADS是值得奋斗一生的科研事业。”

ADS(加速器驱动次临界系统)被认为是解决核废料处理处置和核安全问题的最有效途径。不仅如此,高功率质子(离子)直线加速器,在国防和科研等其他领域也有广泛和迫切的需求,这是提升国家战略能力的关键技术。2010年,中国科学院为了解决核安全和核废料安全处理处置问题而优先启动了战略性先导科技专项(A类)“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”,选取了近代物理研究所、高能物理研究所、合肥物质科学研究院和中国科学技术大学等具有核物理和加速器技术基础的传统单位来承担这项任务,并确定近代物理研究所作为专项牵头单位。

然而,这项任务绝对是一个“烫手的山芋”。国际上关于ADS涉及的单项技术都有一些研究,但是并未有实际运行的系统样机。专项启动之初,各相关单位尤其是近代物理研究所在强流超导直线加速器、散裂靶、次临界反应堆等各方面的技术基本上属于空白,国内外专家均表示提出的技术指标很难在这么短的时间内实现。

近代物理研究所迅速组建起来了ADS团队。目前,全国参加ADS团队的总人数达1300多人,其中近代物理研究所近500人,核心成员260多人,主要集中在近代物理研究所ADS部,同时分散在其他各部门,以任务的方式将队伍有机组织起来。

“无中生有、敢为天下先”,面对困难,徐瑚珊这样鼓励团队中年轻的科研人员。ADS先导专项核心技术,超导直线加速器注入器II的技术负责人何源回忆,“项目启动之初,我们连超导腔长什么样子都没见过。连续波高功率ADS加速器的关键技术在中国几乎完全是空白,整个装置在世界上也没有成功的经验”。

持之以恒,找到“突破口”

谈起超导直线加速器,团队的每个成员都心存敬畏。它是一个复杂、精密的系统工程,从设计到加工,再到最后调试运行的每一个步骤、每一个环节,甚至每一个细节,都考虑周详才能够成功运行。任何微小的“问题”都要会导致失败。“为保证最后的成功,超导直线加速器要求的不仅仅是做到‘最好’,而且要做到‘完美’。”何源说。

至今,大家还清楚地记得许多个令人“绝望”的反复失败和不断坚持后的“第一次”成功。说起超导腔第一次垂测成功的情景,直线加速器团队成员们仍至今然非常兴奋。超导腔的功率“输送通道”非常狭小,要想将高频功率输送进去,必须精确地找到“输送口”。2012年10月,团队第一次观测到腔体达到超导态,此后1年多的时间,为了找这个“输送口”,团队进行了六次大型实验,但都失败了。每一次失败后,他们都会进行许多大大小小的试验,反复改进处理的方法和测量的手段。何源的学生王志军回忆:2013年11月29日,实验持续了1天,直到凌晨4点仍然没有成功的迹象,“几乎所有人都泄气了,只有何老师还在坚持。”他双眼布满红血丝,盯着频谱仪上的数据,一刻不离,坚定地认为,频谱仪上显示的这两个尖峰,就是剑与剑鞘,将它们重叠“撞击”,就是共振点,就是输送口。

“就是这个门,对准它踢!”反复推敲计算后,团队讨论作出了最后的选择,事实证明,这项判断是正确的——第一次测到了超导数据,也是团队取得的第一个意义重大的阶段性突破。随后,加速器团队乘胜追击,实现了28千瓦连续波束流稳定运行1小时的世界最新纪录。这台超导直线加速器样机实现稳定运行,是ADS先导项目中的重要里程碑,不仅意味着我国掌握了超导质子加速器关键部件研制和系统集成调试的关键技术,也为今后更高功率的超导直线加速器的研制奠定了基础,实现了我国在高功率超导直线加速器领域的跨越式发展,使我国强流超导直线加速器技术进入国际领先行列。

优秀团队,这样炼成

在有限的时间内做到国际领先,就需要所有的人付出超出常规的时间和精力。因此,ADS团队吃住在工作现场是经常的事情。高级工程师张生虎对记者说,超导腔体调试平台上放着十几件军大衣,大家困了就穿上大衣在现场睡一会,饿了就订个盒饭,还常常一边吃盒饭一边开午餐工作讨论会。大家心中明白,射频超导技术,国外已经发展了50多年,我国从开始到现在只有5年,要想追上国际同行,只有在时间上多付出。

为了能够让后起步的核裂变能技术尽快赶上世界的脚步,大家憋着一股劲,和时间赛跑。ADS团队,没有假期,没有周末,甚至没有下班时间。很多同事根本顾不上家里,“为大家舍小家”这句话,在这个团队绝不是一句空洞的口号。项目初期,为了保证低温实验的顺利进行,张军辉研究员带领团队在凌晨3点抢修氦气压缩机,被烫伤了双手。石爱民研究员年近60岁,还和年轻人一样爬高上低。张生虎患了严重的腰椎间盘突出,他就绑着铁腰带在现场工作。工程师岳伟明在东北加工厂一出差就是个把月,顾不上照顾怀孕的妻子、刚出生的孩子……

很多来交流和工作的国外专家看到这个团队的工作状态,感受到ADS团队的专业精神,对项目的态度从最初的怀疑转为支持。2014年11月,中国科学院组织的国际评估,ADS团队获得了最高分“A”。

徐瑚珊说:“ADS各项成果的取得,都不是一个团队或者一个研究所独立完成的,是跨领域、跨单位、跨部门联合攻关的结果,是集中国内最优势研究力量通力合作取得的结果,ADS合作方面也必将带来体制机制方面的创新。”

2016年是ADS先导专项的收官之年,近物所将要协同高能所团队完成25兆电子伏强流超导质子直线加速器的安装和调试工作;要完成颗粒流散裂靶台架的调试运行工作;同时,要完成加速器驱动嬗变研究装置(CIADS)的可行性研究工作和项目前期工作,开始项目的建设工作……

为了美好的未来,ADS团队需要继续和时间赛跑!
《中国科学报》 (2016-08-01 第5版 创新周刊)
http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2016/8/314631.shtm
zhh894217 发表于 2016-9-22 10:31 | 显示全部楼层
我国铅基快中子反应堆研发获重大突破
“麒麟一号”有望让第四代核能实现工程化

本报讯(记者王超)记者从中科院核能安全技术研究所获悉,由该所先进核能研究团队(以下简称FDS团队)牵头的“麒麟一号”中国铅基快中子反应堆研发工作近期取得重大突破。该团队设计研发的世界规模最大、功能最全的“铅基堆冷却剂技术综合实验回路”和“铅基堆冷却剂氧测控技术”日前通过成果鉴定。

鉴定专家组认为,两项成果的实验能力和运行参数达到国际领先水平,突破了氧测量与控制等多项关键技术,打破了国际垄断,实现了核心技术自主化,对促进我国第四代核能铅基反应堆的工程化具有重要意义。

作为应对未来气候变化和发展先进核能的重要方案和途径,铅基反应堆已被第四代核能系统国际论坛组织评定为“有望首个实现工业示范和商业应用的第四代反应堆”。

中科院核安全所所长吴宜灿告诉《中国科学报》记者,作为未来先进核能源的主力堆型,铅基反应堆可应用于第四代核电、核废料嬗变的加速器驱动次临界系统(ADS)、未来聚变电站等,同时可在低温制氢、海水淡化、民用放射性同位素等工业生产的多个领域发挥作用,从而推动清洁能源的发展。

中科院核安全所研究员赵柱民则介绍说,铅基堆综合实验回路是反应堆工程实施的前提和基础,而回路的核心是冷却剂。“能源系统需要循环,冷却剂作为热量转换与传输的载体,把热量从‘堆芯’运输出来,用这个热量去发电和实现其他应用,然后再靠泵或自然回路回流,完成热能的传递。”

据了解,包括铅基反应堆在内,目前第四代核能系统的其他主要堆型还有气冷快堆、熔盐反应堆、液态钠冷却快堆等六种。相较而言,将铅、铅铋或铅锂合金等铅基材料作为反应堆冷却剂,在改善反应堆的物理特性和安全运行中具有显著优势。

此类冷却剂可解决目前得到大规模应用的热中子反应堆存在的资源利用率低、核废料不断积累和潜在的核安全性等各种问题。而这也是美、欧、俄、日等国家和地区相继展开研发竞争、角逐第四代核能技术的原因。

我国铅基反应堆研发是在国家“863”计划、“973”计划和中科院战略性先导科技专项“未来先进核裂变能—ADS嬗变系统”等项目的持续支持下进行的。其中,FDS团队作为ADS专项牵头单位之一,承担了铅基反应堆 “麒麟一号”项目的全面研究工作。

据吴宜灿介绍,项目相继突破了结构材料、冷却剂、燃料组件、氧测控等核心技术,成功研制出液态重金属换热器、驱动泵、换料机构、控制棒驱动机构等关键设备,建成了世界上最大的液态金属综合实验平台以及工程验证堆、物理试验堆、数字仿真堆三座集成实验装置,目前正在进行关键设备与技术集成验证。

吴宜灿同时透露,除了“麒麟一号”,该团队还计划用5年左右的时间完成一个迷你小型反应堆的建设,并将其命名为麒麟号“核电宝”。

“我们目前已经处在铅基反应堆工程化的道路上。通过‘麒麟号’系列项目的实施,可为我国核能事业、国家能源安全和核能可持续发展作出更大贡献。”吴宜灿表示。
《中国科学报》 (2016-09-22 第1版 要闻)
http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2016/9/316286.shtm
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