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美国将协助中国建造一座新型高级核反应堆

Mark Halper 2015年02月06日

《财富》杂志了解到,美国能源部计划和中国政府签署为期10年的合作协议,帮助中国在此期间至少建成一座熔盐反应堆。这是一种更为安全先进的核能技术,不像传统反应堆那样处于可能爆炸的压力之下。它可以在更高温度下运行,从发电角度讲性价比更高,而且不会排放二氧化碳。

    
美国原子科学家、橡树岭国家实验室主任阿尔文•魏恩伯格,摄于1957年

    1973年,尼克松政府决定开除著名的橡树岭国家实验室主任阿尔文•魏恩贝格。此举让熔盐反应堆的开发化为泡影,并决定性地改变了民用核能的发展路径。如今主导全球核能行业的反应堆被普遍认为既复杂又落后,熔盐反应堆则更为安全和先进。

    被尼克松政府抛弃的这种反应堆几乎不存在堆芯熔化风险,产生的长半衰期核废料也较少,更难使用废料来制造核弹。这种反应堆在更安全的常规大气压下运行,不像传统反应堆那样处于可能爆炸的压力之下。它可以在更高温度下运行,从发电角度讲性价比更高。

    在阿尔文•魏恩贝格的指导下,橡树岭国家实验室建造了一个小型实验性熔盐反应堆,并运转了五年。它并不完美,但是个很好的起点。作为发明人,魏恩伯格准备对其进行改进。但尼克松在此时下达了裁员令,导致橡树岭国家实验室在掌握了这种珍贵的安全清洁核能技术后,却无用武之地。今天,这种技术大有用途,可以给全世界带来一个不会排放二氧化碳的能源来源。

    几十年后,美国能源部(橡树岭国家实验室的所有人)开始慢慢重启魏恩伯格的工作。但它并没有自行建设熔盐反应堆,因为目前美国国内这样做的政治意愿不足,也缺乏资金。所以,美国开始在这方面为其他国家提供帮助。

    《财富》杂志了解到,美国能源部计划和中国政府签署为期10年的合作协议,帮助中国在此期间至少建成一座熔盐反应堆。与此同时,橡树岭国家实验室也迈出了一小步,今年1月份,该实验室表示,它将在熔盐反应堆开发方面为加拿大私营初创企业Terrestrial Energy提供咨询,后者的反应堆将采用魏恩伯格的设计以及魏恩伯格卸任后由该实验室短暂开发过的方案。

    美国方面的打算是开发出最终能在美国落户的反应堆,特别是通过美国能源部和中国科学院的大规模合作。

    橡树岭国家实验室核能工程师杰斯•盖因向《财富》杂志表示:“中方将实施这项工作并和我们共享信息,我们也将派遣专家为他们提供支持。他们将[在中国]建立一座反应堆。希望美国也能建一座,但在这方面还没有具体计划。”

    近几年,中国政府已经为中科院下属的上海应用物理研究所划拨约4亿美元,用于开发两座熔盐反应堆。中国在2011年初首次提出这项计划,并曾制定今年首先建成微型实验堆,到2024年建起成熟演示堆的目标。该演示堆的装机容量定为10万千瓦,符合核能小型化的新兴趋势。随后,这项计划的目标期限几经修改;而美国能源部的帮助可能使其受益。在第一个熔盐反应堆的基础上,中国将在10-20年内建成第二个改进型反应堆。

    盖因在橡树岭国家实验室负责整合反应堆技术研发项目,他说:“中方接触熔盐反应堆的时间较短,需要技术支持。如果他们能完成这个项目并建起实验堆,可以为人们提供许多有用的信息。”

    以这项10年期合作研发协议为背景,美国能源部和中国政府于2011年底签署了一份范围较小的谅解备忘录,内容是就此项技术展开合作。盖因说,按照新的方案,中国方面将提供“大量资金”。

    初始阶段,中美双方不会把重点放在复制魏恩伯格的实验堆上。魏恩伯格使用的是液体燃料——他把铀和熔盐混合在一起,这种混合液在反应堆里既是燃料,也是冷却剂。美国能源部将重点帮助中方开发出使用鹅卵石状固体燃料的反应堆,并以熔盐为冷却剂(在核电系统中,冷却剂用于吸收裂变反应产生的热量,再把这些热量传导给水,进而产生推动汽轮机的蒸汽。用普通的水作为冷却剂的传统反应堆被称为轻水反应堆。)

    中国还计划最终建成使用液体燃料的熔盐反应堆。与美国能源部的合作在这方面也能提供帮助。为提高效率,中方计划用钍来做燃料,而不是铀,这将提高反应堆的效益。

    在中国政府的规划中,核能是很重要的一部分。它可以降低中国对燃煤发电的依赖程度,而燃煤发电正是给城市带来有害污染并且产生二氧化碳进而危害环境的罪魁祸首。中国正在按照非常规设计方案开发多个反应堆,以上两座熔盐反应堆只是其中的一部分。同时,中国在建的常规反应堆数量也超过其他任何国家。

    与此同时,加拿大Terrestrial Energy也打算把自己的熔盐反应堆推向工业供热以及电力市场,特别是电力网络未覆盖的地区。该公司与橡树岭国家实验室签订了有关开发的短期咨询协议,这可能有助于该公司实现到2020年代初建成熔盐反应堆的目标。

    橡树岭国家实验室将在熔盐、热交换器和防腐蚀等问题上为Terrestrial Energy提供建议。该公司的反应堆初步将使用液态铀燃料,其设计方案为变性熔盐反应堆。橡树岭国家实验室提出了DMSR的概念,但未能在20世纪70年代以首座反应堆为基础建起这样的反应堆。DMSR使用低浓度铀;橡树岭国家实验室当初建造的实验堆则使用浓度更高的铀,目的是生成其他燃料。魏恩伯格希望最终能以钍为燃料。

    Terrestrial Energy首席执行官西蒙•爱尔兰指出:“如果以DMSR为基础进行设计,我们当然想到最初的实验室去看一看,那里保存了所有数据和全部技术。就DMSR而言,橡树岭就是这样的实验室。”

    在这个问题上,中方可能会与他们不谋而合。(财富中文网)

    译者:Charlie

    审稿:Sissi

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