小型核動力堆指小型且簡單的核能發電和產熱機組。隨著上個世紀50年代有核電生產以來,反應堆的規模已經從60MWe增加至1300MWe以上。國際原子能機構(IAEA)將"小型"定義為300 MWe以下。
基本介紹
- 中文名:小型核動力堆
- 特點:成本低,提供遠離主電網系統電力
- 套用地點:電廠
- 驅動力來源:利用高溫氦氣來直接驅動汽輪機
簡介,特點,套用概況,輕水堆,開發,
簡介
定義:小型且簡單的核能發電和產熱機組
特點
特點:資本成本低,可以提供遠離主電網系統電力
驅動力來源:利用高溫氦氣來直接驅動汽輪機。
(註:傳統反應堆安全系統是"有源的",即它們涉及到根據指令進行電氣或機械操作,其中有部分設計的系統無源操作,如壓力釋放閥等。它們都要求相應的備用系統。固有安全僅依靠諸如對流電流、重力或抗高溫等物理現象,而不是工程部件發揮功能。)
套用概況
套用概況:
美國國會現在正在向小型模組式核電站(工廠製造的模組在現場進行安裝)和先進氣冷設計(多達10個以上連續建造以形成大型電站的模組設計)的研究提供資金支持。美國能源部2001年的報告對2010年可能部署的9種設計進行了審查。
有些堆設計用於遠離輸電網且負荷小的地區,還有些堆設計群堆運行以與大型機組競爭。美國能源部估算的50 MWe機組的發電成本為5.4~10.7美分/千瓦時(阿拉斯加和夏威夷的電價為5.9~36美分/千瓦時)。
在俄羅斯西伯利亞的偏遠地區的比利比諾聯合發電站有4座小型核電機組正在運行。這4台熱功率為62MWt的機組是特殊的石墨慢化沸水設計,水/蒸汽管道穿過慢化劑。這些機組為當地供暖,並且每台機組生產11MWe(淨)電力。自1976年以來,它們運行良好,成本遠低於北極地區的化石燃料方案。
輕水堆
輕水堆:
美國的實踐是非常小型的軍用電站,如1962~1972年間在南極洲麥克默多站運行的11MWt、5 MWe(淨)的PM-3A反應堆,總計發電7800萬千瓦時。此外還有一項小型反應堆開發軍用計畫,上世紀50年代有一些小型反應堆投入使用。最大的1座是67MWe的大石角沸水堆,運行了35年,1997年關閉。
俄羅斯的KLT-40是一種經過充分驗證用於破冰船的反應堆,現在被建議用於除鹽、駁船以及為偏遠地區提供35MWe(淨)電力和熱能等更廣泛的用途。雖然這種堆設計換料周期為3年,但是我們需要正視的是它們可以成對運行以應付停堆期,也許還可以具備船上換料和乏燃料貯存能力。
儘管這種反應堆堆芯通常採用強制循環冷卻,但是其設計是依靠對流電流進行應急冷卻。燃料為含有可燃毒物的U-Al合金,鋯合金包殼,並且可以被高度濃縮。除發電外,還可以產出35MWt的熱能用於海水淡化。
更大規模的反應堆還有韓國的SMART(系統集成模組先進堆),這是一種330MWt的壓水堆,集成蒸汽發生器和改進的安全特性。它是設計用於發電(高達100MWe)和/或諸如海水淡化等的熱能套用。其設計壽期為60年,換料循環周期為3年。目前正在按其1/5規模(65MWt)建造1座電站,2007年投入運行。
日本原子能研究所(JAERI)正在開發MRX,一種小型(50~300MWt)一體化壓水堆,用於艦船推進或本地能源供應(30MWe)。整座設施都在工廠製造。設計採用傳統的4.3%濃度的壓水堆鈾氧化物燃料,換料周期為3.5年,安全殼內注滿水以增強安全性。這種堆可以在10年內部署。
西屋公司正在開發第4代反應堆--國際創新與保障堆(IRIS)。IRIS-50是50MWe的模組加壓水堆,集成一迴路冷卻劑系統,通過對流循環。燃料與目前的輕水堆燃料近似,濃度為5%,含有可燃毒物,換料周期為5年(濃度更高,周期更長)。2010年以前可以部署。
美國通用電氣公司(GE)和普度大學以GE的簡化沸水堆(SBWR)為基礎,正在合作開發200MWe和50MWe兩種規模的模組式簡化沸水堆(MSBWR)。該設計利用冷卻劑中的對流,5%濃度的壓水堆燃料,10年換料周期。2010年以前可以部署。
TRIGA動力系統是一種基於通用原子能公司(GA)經過驗證的研究堆設計的壓水堆概念。其設計是在相對低溫下運行的64MWt、16.4MWe的池式系統。二迴路冷卻劑為有機的全氟化碳。燃料為20%濃度的鈾鋯氫化物,含有少量可燃毒物,換料周期為18個月。乏燃料貯存在反應堆壓力容器內。
開發
D 得到良好開發的中小型反應堆:
CAREM 25MWe PWR 阿根廷CNEA和INVAP
KLT-40 40MWe PWR俄羅斯OKBM
MRX 30MWe PWR 日本JAERI
IRIS 50MWe PWR美國西屋
SMART 100MWe PWR 韓國KAERI
模組式SBWR 50MWe BWR 美國GE和普度大學
PBMR 110 MWe HTGR 南非Eskom
GT-MHR 185MWe HTGR 美國GA,俄羅斯Minatom