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第四代核电——钍基熔盐堆及相关企业 钍基堆优点: 1.安全性高: 当熔盐堆内熔盐 温度超过预定值时 ,设在底部的冷冻塞将自动熔化,携带核燃料的熔盐随即全...

钍基堆优点:

1.安全性高: 当熔盐堆内熔盐 温度超过预定值时 ,设在底部的冷冻塞将自动熔化,携带核燃料的熔盐随即全部流入应急储存罐, 使核反应终止。 熔盐堆工作在常压,操作简单安全。熔盐堆还可建在地面10米以下,有利于 防御恐怖破坏和战争袭击。

2.核燃料长期供应: 熔盐堆使用使用 钍铀核燃料循环 。对于陆地钍资源储量的估计,如果乐观地估计,钍的储藏量是铀资源的 5~8倍 。我国是钍资源大国,若能够将钍用于生产核能,可保我国能源供应万年无忧。钍资源中产量最多的矿物为独居石(一种稀土),以制成核子纯度级的钍。

3.核废料最小化: 熔盐堆可以对核燃料和反应产物进行在线添加和在线(或邻堆离线)分离和处理,使得核燃料充分地燃烧,最终卸出的 核废料很少,约为目前的千分之一左右。

4.活性多用: 小型模块化反应堆、混合能源均为未来核能的发展方向。熔盐堆是小型模块化反应堆较为理想的堆型,同时熔盐堆又是高温堆,适于用作制氢等混合能源的应用。因此,未来或可出现小型化、 社区用的核能系统

5.防核扩散: 传统反应堆所产生的核废料中,有大量易于生产核武器的 核燃料钚-239 ,因此存在核武器扩散的风险,而科学界公认 钍-铀燃料循环 不适于 生产武器级核燃料,只能用于产生核能

总结: 与第三代核技术相比, 熔盐堆更安全,也更灵活,冷却剂为氟化盐,冷却后即变为固态盐,既不易泄漏,又不会与水源接触导致污染。同时,由于不依赖水源,使得反应堆选址更加自由,一旦技术成熟,可为中国内陆核电建设提供更灵活的厂址选择。

缺点:

钍基熔盐堆的主要缺点,主要还是技术上的瓶颈限制。

1.燃料:钍本身不能作为核燃料,需要先转换成铀233。驱动这一转化的裂变物质只能是U235和乏燃料里回收的钚,德国人用的是高浓铀和钍混合1:10燃料,清华也有类似的实验。钍燃料要解决这一问题最好采用闭式燃料循环,而钍燃料后处理和U233回收流程不成熟,并且伴生的铀232有极强伽玛射线的子体。

2.材料腐蚀:在其高温,氟化物熔盐腐蚀及中子辐照等极端环境对其关键材料(包括结构材料以及核石墨材料)的综合性能提出了苛刻的要求。辐照损伤会严重影响材料的机械性能和耐腐蚀性能,是熔盐堆关键材料面临的重要问题之一。

3.熔盐的制备和纯净:由于熔盐堆主要构件与燃料盐(内含核燃料及裂变产物)直接接触,要求用作制备构件的合金结构材料具有良好的裂变产物惰性,即不与裂变产物(如 Te 等)发生相互作用而使合金材料性能严重劣化。

总结:既然现已经开始进行商用测试,那么这些技术问题已经具备了一定的解决方法,大规模的商业化只需优化技术。未来可期。

相关企业

宝色股份:2017年10月20日晚间公告,公司与中科院先进核能创新研究院签订战略合作框架协议,拟就未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统(TMSR)、超高温光热发电系统、熔盐储能技术所需的高温熔盐设备的研制结成战略合作关系,并展开务实合作,协议有效期五年。

中广核技:中广核核技术应用有限公司为中国广核集团的全资子公司,于2011年6月在北京成立。公司的企业愿景:建设国内一流、国际知名的核技术应用集团公司。公司定位为涉核资质的专项采购及技术服务商、核技术应用领域的专业化投资商以及核技术应用系统解决方案的供应商。

包钢股份包钢白云鄂博矿区中“钍”储量约22万吨,占全国钍资源储量的77.3%,其中7万吨残留在尾矿废渣中,因找不到市场需求而长期露天堆存,形成巨大的安全隐患。一旦钍基熔盐堆实现商业化,这些废渣立刻变废为宝。(这个逻辑需要在大幅商业化才更能体现。)

中国核建我国核电工程建设领域历史最久、规模最大、专业一体化程度最高的企业,是国内唯一一家30余年来不间断从事核电工程建设的企业,一直是核电工程建设领军企业,代表了我国核电工程建设的最高水平。

海陆重工:公司承制的2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆(TMSR-LF1)安全专设——余排换热装置顺利通过中国科学院上海应用物理研究所专家组的验收。

杭锅股份:主要核电产品为核电站辅机,自主研发设计制造的50MW熔盐储能系统应用于青海德令哈50MW塔式熔盐储能光热发电项目,近期拟发行可转债,用于换热器,熔盐储能相关项目。

上海建工:上海建工进军先进核能领域与上海应物所合作研发钍基熔盐堆技术。2020年,9月23日,上海建工集团股份有限公司与中国科学院上海应用物理研究所签署合作协议,共同开展中国科学院战略性先导科技专项“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统(TMSR)”的实验堆安装技术研发,推进TMSR的技术发展和产业链布局。

浙富控股:其子公司华都核设备在2016承接中科院上海应用物理研究所的未来先进核裂变能-钍基熔盐堆核能系统相关研制课题中的燃料元件装卸装置,公司承担施工设计、制造、装配试验、现场安装及调试等工作。为四代核电熔盐堆关键设备开展技术储备。

首航高科:公司获得了核电合格供应商资质。2016年2月,公司与以色列Ben-Dak/Galperin团队合作研发钍基核电堆。后期根据项目进展另行确定设立合资公司共同开发钍核电站。

$宝色股份(SZ300402)$ $海陆重工(SZ002255)$ $首航高科(SZ002665)$

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