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發(fā)布日期:2022-04-26 點擊率:61
1973年,尼克松政府決定開除著名的橡樹嶺國家實驗室主任阿爾文魏恩貝格。此舉讓熔鹽反應(yīng)堆的開發(fā)化為泡影,并決定性地改變了民用核能的發(fā)展路徑。如今主導(dǎo)全球核能行業(yè)的反應(yīng)堆被普遍認為既復(fù)雜又落后,熔鹽反應(yīng)堆則更為安全和先進。
被尼克松政府拋棄的這種反應(yīng)堆幾乎不存在堆芯熔化風(fēng)險,產(chǎn)生的長半衰期核廢料也較少,更難使用廢料來制造核彈。這種反應(yīng)堆在更安全的常規(guī)大氣壓下運行,不像傳統(tǒng)反應(yīng)堆那樣處于可能爆炸的壓力之下。它可以在更高溫度下運行,從發(fā)電角度講性價比更高。
在阿爾文魏恩貝格的指導(dǎo)下,橡樹嶺國家實驗室建造了一個小型實驗性熔鹽反應(yīng)堆,并運轉(zhuǎn)了五年。它并不完美,但是個很好的起點。作為發(fā)明人,魏恩貝格準(zhǔn)備對其進行改進。但尼克松在此時下達了裁員令,導(dǎo)致橡樹嶺國家實驗室在掌握了這種珍貴的安全清潔核能技術(shù)后,卻無用武之地。今天,這種技術(shù)大有用途,可以給全世界帶來一個不會排放二氧化碳的能源來源。
幾十年后,美國能源部(橡樹嶺國家實驗室的所有人)開始慢慢重啟魏恩貝格的工作。但它并沒有自行建設(shè)熔鹽反應(yīng)堆,因為目前美國國內(nèi)這樣做的政治意愿不足,也缺乏資金。所以,美國開始在這方面為其他國家提供幫助。
《財富》雜志了解到,美國能源部計劃和中國政府簽署為期10年的合作協(xié)議,幫助中國在此期間至少建成一座熔鹽反應(yīng)堆。與此同時,橡樹嶺國家實驗室也邁出了一小步,今年1月份,該實驗室表示,它將在熔鹽反應(yīng)堆開發(fā)方面為加拿大私營初創(chuàng)企業(yè)Terrestrial Energy提供咨詢,后者的反應(yīng)堆將采用魏恩貝格的設(shè)計以及魏恩貝格卸任后由該實驗室短暫開發(fā)過的方案。
美國方面的打算是開發(fā)出最終能在美國落戶的反應(yīng)堆,特別是通過美國能源部和中國科學(xué)院的大規(guī)模合作。
橡樹嶺國家實驗室核能工程師杰斯蓋因向《財富》雜志表示:“中方將實施這項工作并和我們共享信息,我們也將派遣專家為他們提供支持。他們將在中國建立一座反應(yīng)堆。希望美國也能建一座,但在這方面還沒有具體計劃。”
近幾年,中國政府已經(jīng)為中科院下屬的上海應(yīng)用物理研究所劃撥約4億美元,用于開發(fā)兩座熔鹽反應(yīng)堆。中國在2011年初首次提出這項計劃,并曾制定今年首先建成微型實驗堆,到2024年建起成熟演示堆的目標(biāo)。該演示堆的裝機容量定為10萬千瓦,符合核能小型化的新興趨勢。隨后,這項計劃的目標(biāo)期限幾經(jīng)修改;而美國能源部的幫助可能使其受益。在第一個熔鹽反應(yīng)堆的基礎(chǔ)上,中國將在10-20年內(nèi)建成第二個改進型反應(yīng)堆。
蓋因在橡樹嶺國家實驗室負責(zé)整合反應(yīng)堆技術(shù)研發(fā)項目,他說:“中方接觸熔鹽反應(yīng)堆的時間較短,需要技術(shù)支持。如果他們能完成這個項目并建起實驗堆,可以為人們提供許多有用的信息。”
以這項10年期合作研發(fā)協(xié)議為背景,美國能源部和中國政府于2011年底簽署了一份范圍較小的諒解備忘錄,內(nèi)容是就此項技術(shù)展開合作。蓋因說,按照新的方案,中國方面將提供“大量資金”。
初始階段,中美雙方不會把重點放在復(fù)制魏恩貝格的實驗堆上。魏恩貝格使用的是液體燃料——他把鈾和熔鹽混合在一起,這種混合液在反應(yīng)堆里既是燃料,也是冷卻劑。美國能源部將重點幫助中方開發(fā)出使用鵝卵石狀固體燃料的反應(yīng)堆,并以熔鹽為冷卻劑(在核電系統(tǒng)中,冷卻劑用于吸收裂變反應(yīng)產(chǎn)生的熱量,再把這些熱量傳導(dǎo)給水,進而產(chǎn)生推動汽輪機的蒸汽。用普通的水作為冷卻劑的傳統(tǒng)反應(yīng)堆被稱為輕水反應(yīng)堆。)
中國還計劃最終建成使用液體燃料的熔鹽反應(yīng)堆。與美國能源部的合作在這方面也能提供幫助。為提高效率,中方計劃用釷來做燃料,而不是鈾,這將提高反應(yīng)堆的效益。
在中國政府的規(guī)劃中,核能是很重要的一部分。它可以降低中國對燃煤發(fā)電的依賴程度,而燃煤發(fā)電正是給城市帶來有害污染并且產(chǎn)生二氧化碳進而危害環(huán)境的罪魁禍?zhǔn)住V袊诎凑辗浅R?guī)設(shè)計方案開發(fā)多個反應(yīng)堆,以上兩座熔鹽反應(yīng)堆只是其中的一部分。同時,中國在建的常規(guī)反應(yīng)堆數(shù)量也超過其他任何國家。
與此同時,加拿大Terrestrial Energy也打算把自己的熔鹽反應(yīng)堆推向工業(yè)供熱以及電力市場,特別是電力網(wǎng)絡(luò)未覆蓋的地區(qū)。該公司與橡樹嶺國家實驗室簽訂了有關(guān)開發(fā)的短期咨詢協(xié)議,這可能有助于該公司實現(xiàn)到2020年代初建成熔鹽反應(yīng)堆的目標(biāo)。
橡樹嶺國家實驗室將在熔鹽、熱交換器和防腐蝕等問題上為Terrestrial Energy提供建議。該公司的反應(yīng)堆初步將使用液態(tài)鈾燃料,其設(shè)計方案為變性熔鹽反應(yīng)堆。橡樹嶺國家實驗室提出了DMSR的概念,但未能在20世紀(jì)70年代以首座反應(yīng)堆為基礎(chǔ)建起這樣的反應(yīng)堆。DMSR使用低濃度鈾;橡樹嶺國家實驗室當(dāng)初建造的實驗堆則使用濃度更高的鈾,目的是生成其他燃料。魏恩伯格希望最終能以釷為燃料。
Terrestrial Energy首席執(zhí)行官西蒙愛爾蘭指出:“如果以DMSR為基礎(chǔ)進行設(shè)計,我們當(dāng)然想到最初的實驗室去看一看,那里保存了所有數(shù)據(jù)和全部技術(shù)。就DMSR而言,橡樹嶺就是這樣的實驗室。”
在這個問題上,中方可能會與他們不謀而合。
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