fbpx
维基百科

第四代反應堆

一月 07, 2023

第四代反應爐（英語：Generation IV reactors，縮寫：Gen IV）是一系列研究中的理論反應爐設計，其设计特征为：核能的可持续利用、经济性、安全与可靠性及防扩散与实物保护[1]。

除了BN-1200反应炉（英语：BN-1200 reactor），多数方案被认为在2030-2040年前不可能付诸商业运转[2]，高温气冷堆技术方案的石岛湾核电站预计2017年并网发电[3]，拖延至2021年并网发电。[4]目前商转中的反应炉大多是第二代反应炉、以及只有十几个第三代反应炉(2014年)，绝大部分的第一代系统已退役。

概念提出

第四代核能系统国际论坛（GIF）

2000年1月，由美国的能源部发起并约请阿根廷、巴西、加拿大、法国、日本、大韩民国、南非和英国等九个国家的政府代表开会讨论，并就通过国际合作开发新一代核能技术方面取得了共识[5]。同年7月，上述九个有意发展核能的国家签署《GIF宪章》，共同成立致力于研究和发展第四代核能系统的政府间国际组织：第四代核能系统国际论坛（Generation IV International Forum，缩写为GIF）[6]。

2002年，瑞士签署加入。2003年，欧洲原子能共同体加入。2006年，中华人民共和国、俄罗斯加入。2016年，澳大利亚加入论坛。但是因阿根廷和巴西尚未签署《第四代核能系统研究和开发国际合作框架协定》加入书，属不活跃成员[7]。

中华人民共和国的加入

经中国国务院批准，科技部原部长徐冠华于2006年11月代表中华人民共和国政府签署了GIF《宪章》，2007年11月杨洁篪外长签署了《第四代核能系统研究和开发国际合作框架协定》加入书。2008年10月和2009年3月，中国分别加入了高温气冷堆和钠冷快堆两个系统安排。后经国务院批复，2011年6月科技部原部长万钢签字同意无限期延长GIF《宪章》有效期[8]。

2019年10月18日，中科院核能安全技术研究所吴宜灿所长代表中方在山东威海签署加入铅冷快堆系统合作的备忘录。GIF主席Hideki Kae、铅冷快堆系统主席Alessandro Alemberti，以及国际原子能机构（IAEA）、经合组织核能署（OECD/NEA）、国家原子能机构（CAEA）和GIF各成员国代表均有参会[9][10]。

反應爐類型

截止至2018年7月，GIF初步确定六种候选堆型[1]。以中子能量作區分：3種熱中子反應爐與3種快中子反應爐。

其中熱中子家族的高温气冷堆（VHTR）也是一種具潛力的高效產氫方式，可降低燃料電池成本；快反應爐則是能將長半衰期的錒系元素燒掉，減少核廢料，並「滋生更多燃料」。

類型 中子運作形式 冷卻劑 運作溫度（°C） 燃料循環 發電量（MW） 試驗原型(含未完工)
超高温气冷堆（VHTR） 熱中子 氦 900–1000 開放式
  • 250–300
超临界水堆（SCWR） 熱/快中子 水 510–625 開/封皆可
  • 300–700
  • 1000–1500
钠冷快堆（SFR） 快中子 鈉 550 封閉式
  • 30–150
  • 300–1500
  • 1000–2000
气冷快堆（GFR） 快中子 氦 850 封閉式
  • 1200
铅冷快堆（LFR） 快中子 鉛 480–800 封閉式
  • 20–180
  • 300–1200
  • 600–1000
熔盐堆（MSR） 熱/快中子 氟化物/熔鹽 700–800 封閉式
  • 250
  • 1000
  • Moltex能源有限公司(穩定鹽反應爐)
  • Flibe能源公司 (LFTR)
  • Thorium科技公司 (富士熔鹽爐)
  • Terrestrial能源公司 (移動式熔鹽爐 IMSR)
  • Transatomic公司(未公開案)
  • Southern公司(未公開案) [11]
  • 中國原子能科學研究院(未公開案)（甘肃武威钍盐核反应堆）[12]
双液流反应堆（英语：dual fluid reactor）（DFR） 快中子 鉛 1000 封閉式
  • 500-1500
 Institute for Solid-State Nuclear Physics[13]

[14]

熱中子型

超高溫反應爐（VHTR）

 
超高溫反應爐（VHTR）
主条目：高溫氣冷堆
参见：南非球床反應爐、10兆瓦高温气冷实验堆和石島灣核電站

超高溫反應爐（英语：very-high-temperature reactor）（英語：Very high temperature reactor，縮寫：VHTR）的設計概念是運用石墨作為減速劑、一次性鈾燃料循環、氦氣或熔鹽作為冷卻劑。此設計設想出水口溫度可達1000°C，爐心則可採燃料束或球床式。藉由熱化學的硫碘循環，反應爐高溫可用於產熱或產氫製程。超高溫反應爐也具有非能動安全特性，天然具有不可能發生核災的安全度。

第一個實驗性VHTR在南非建成南非球床模組反應爐，但已於2010年2月停止挹注資金。[15]成本提高與難以突破的技術困難，使投資人與消費者躊躇不前。但2010年後中國認為技術已經突破，先建成10兆瓦高温气冷实验堆之後迅速於石島灣核電站開建商用模組，石岛湾核电站已经于2021年9月12日成功临界，2021年12月20日并网发电，有望于2022年年中实现双堆商业运行。

超臨界水反應爐（SCWR）

 
超臨界水反應爐（SCWR）
主条目：超臨界水反應爐
参见：VVER-1700/393

超臨界水反應爐[註 1]（英語：Supercritical water reactor，縮寫：SCWR）[16]使用超臨界水作為工作流體。SCWR是以輕水反應爐（LWR）為基礎，運作於高溫高壓環境，採取直接、一次性循環。最初的設想是：採取如同沸水反應爐（BWR）的直接循環。但在改用超臨界水作為工作流體後，水便為單一相態，類似壓水反應爐（PWR）。SCWR的可運作溫度比BWR與PWR還高。

由於SCWR具有較高的熱效率[註 2]與簡單的設計結構，成為倍受關注的新式核反應爐系統。目前SCWR主要目標是降低發電成本。

SCWR是以兩種科技為基礎進一步發展而成：輕水反應爐與超臨界蒸氣鍋爐。前者是世界上大部分商轉中的反應爐類型；後者也是常用的蒸汽鍋爐類別。

快中子型

氣冷式快反應爐（GFR）

 
氣冷式快反應爐（GFR）
主条目：氣冷式快反應爐

氣冷式快反應爐（英語：Gas-cooled fast reactor，縮寫：GFR）[16]是種快中子反應爐。利用快中子、封閉式核燃料循環對增殖性材料進行高效核轉換，並控制錒系元素核分裂產物。使用出口溫度850°C的氦氣冷卻，送入直接布雷頓循環的封閉循環氣渦輪發電。許多新式核燃料能確保運作於高溫中，並控制核分裂產物產出：混和陶瓷燃料、先進燃料微粒或錒系化合物陶瓷護套燃料。爐心燃料會以針狀、盤狀集束或柱狀分布。

鈉冷式快反應爐（SFR）

主条目：钠冷快中子反应堆
参见：行波反應爐、中國實驗快堆、恩里科·費米核電站、文殊增殖反應爐、鳳凰原型反應爐、BN-600反應爐和東芝4S反應爐

鈉冷式快反應爐（英語：Sodium-cooled fast reactor，縮寫：SFR）[16]是以另兩種反應爐：液體金屬快中子增殖反應爐與一體化快反應爐為基礎延伸而來。

SFR的目的是增加鈾滋生鈽的效率和減少超鈾元素同位素的累積。反應爐設計一個未減速的快中子爐心將長半衰期超鈾元素同位素消耗掉，並會在反應爐過熱時中斷連鎖反應，屬於一種非能動安全系統。

SFR設計概念是以液態鈉冷卻、鈽鈾合金為燃料。燃料裝入鐵護套中，並於護套層填入液態鈉，再組合成燃料束。這種燃料處理方式所遇到的挑戰是鈉的活性問題，因為鈉與水接觸會產生爆炸燃燒。然而，使用液態金屬（如鈉鉀合金）取代水作為冷卻劑可以減低這種風險。另有一種新型行波反應爐(TWR)的鈉冷概念開始被討論，可以利用各種廢核料運轉甚至自己的廢核料，使開動後上百年自行運作，但科技複雜度造成從未有人建造過，實踐性尚在研究。

在2014年，中国首座钠冷快中子反应堆，中国实验快堆12月15日17时首次达到100％功率，18日17时实现满功率稳定运行72小时。其主要工艺参数和安全性能指标达到设计要求。[18]

鉛冷式快反應爐（LFR）

 
鉛冷式快反應爐（LFR）
主条目：鉛冷式快反應爐
参见：MYRRHA和BREST-300

鉛冷式快反應爐（英語：Lead-cooled fast reactor，縮寫：LFR）[16]是一種以液態鉛或鉛鉍共晶冷卻的反應爐設計，採封閉式核燃料循環，燃料週期長。單一爐心功率約50至150百萬瓦，模組可達300至400百萬瓦，整座電廠則約1200百萬瓦。核燃料是增殖性鈾與超鈾元素的金屬或氮化物合金。LFR以自然熱對流冷卻，冷卻劑出口溫度約550°C至800°C。也可利用反應爐高溫進行熱化學反應產氫。

熔鹽型

 
熔鹽反應爐（MSR）

熔鹽反應爐（MSR）

主条目：熔鹽反應爐和釷燃料發電

熔鹽反應爐[16]（英語：Molten Salt Reactor，縮寫：MSR）是一種反應爐類型，其冷卻劑甚至是燃料本身皆是熔鹽混和物。這有許多不同細部設計的延伸型，目前也已建造了幾個實驗原型爐。最初和目前廣泛採用的概念，是核燃料溶於氟化物中形成金屬鹽類，如：四氟化鈾（UF4）和四氟化釷（ThF4）。當燃料熔鹽流體流入以石墨減速的爐心內時，會達到臨界質量。現行大部分設計是將熔鹽燃料均勻分散在石墨基體中，提供低壓、高溫的冷卻方式。

有一种液相氟化钍反应炉（英语：Liquid fluoride thorium reactor）（LFTR）是一种热滋生钍燃料发电，捨弃铀矿使用钍熔盐作钍燃料循环（英语：Thorium fuel cycle），可在常压下达到高运作温度，此新式观念已在世界上引起关注。[19]

甘肃杜威的钍基熔盐堆预计于2021年9月底试运行。[20]2022年8月2日，中华人民共和国生态环境部公开通知：《关于批准<2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆调试大纲>（V1.3版）的通知》，通知体现出甘肃杜威钍基熔盐堆正处于调试阶段。[21]


優點與缺點

相對於現行核電廠技術，第四代反應爐有以下優點：

  • 核廢料仍有放射性，但半衰期已從數百萬年降至數百年。[22]
  • 使用新式設計後，同樣數量的核燃料多產出100至300倍的能量。[23]
  • 可利用現有核廢料產電。
  • 大幅改善運轉安全性。

一種無法預測的問題是當操作員對新式反應爐運作不熟悉時，可能會有較高風險。核工程師大衛·洛克博姆認為大部份的核事故都是這樣造成的，他說：「我們無法模擬操作員會犯怎樣的錯誤」。[24]美國某研究實驗室主任說：「生產、建造、維護新式核電廠會面臨新的學習問題，也許技術證明可行，但人類卻會犯錯」。[24]

另一種特殊風險可能會發生在鈉冷式快反應爐上，因為鈉與水接觸會產生爆炸，修繕輸水管線會變得非常危險。為了改善這個問題，可在修繕時使用氬氣避免鈉被氧化，但卻可能造成工人缺氧窒息。日本的文殊增殖反應爐有測試過相關問題的解決方案[25]。

參見

注釋

  1. ^ 這裡超臨界指的是水達臨界點，而非核燃料超過臨界質量
  2. ^ SCWR熱效率預估有45%，比現行輕水反應爐33%還高[17]

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 . 中国核电信息网. 2018-07-25 [2020-11-29]. （原始内容存档于2020-11-29） （中文）. 
  2. ^ 存档副本. [2015-06-14]. （原始内容于2015-08-13）. 
  3. ^ 中国电机工程学会;. 世界首座第四代核电站在中国山东开工 (PDF). 电机与控制应用. 2013-02-10, 40 (02): 72 [2021-10-01] （中文（中国大陆））. 搁置近两年后,中国自主研发的世界首座第四代核电站日前在位于中国东部沿海山东省荣成市的华能石岛湾核电厂重新开工建设。华能山东石岛湾核电有限公司董事长张廷克介绍说,核岛厂房基础底板第一罐混凝土于2012年12月21日浇筑完毕,已浇注混凝土的各项指标符合技术要求。目前,核电站正在进行已浇注 
  4. ^ 中国电力新闻网. 华能石岛湾高温气冷堆核电站首堆装料成功！. 微信. 2021-08-23 [2021-10-01]. （原始内容于2021-11-07） （中文）. 
  5. ^ 嘿嘿能源heypower. . 中国核电网. 2020-11-03 [2020-11-29]. （原始内容存档于2020-11-29） （中文）. 
  6. ^ . Generation IV International Forum. [2020-11-29]. （原始内容存档于2020-11-29） （英语）. 
  7. ^ . Generation IV International Forum. [2020-11-29]. （原始内容存档于2020-11-29） （英语）. 
  8. ^ . 中国政府网. 2012-03-05 [2020-11-29]. （原始内容存档于2020-11-29） （中文）. 
  9. ^ 中科院核能安全所. . 北极星电力网. 2019-10-23 [2020-11-29]. （原始内容存档于2020-11-29） （中文）. 
  10. ^ Elaine Li. China onboard of GIF Lead-cooled Fast-reactor Program. NBNMedia. 2019-11-18 [2020-11-29]. （原始内容于2020-12-14） （英语）. 
  11. ^ 11.0 11.1 Energy Department Announces New Investments in Advanced Nuclear Power Reactors.... US Department of Energy. [16 January 2016]. （原始内容于2021-04-28）. 
  12. ^ 央視官方頻道-熔鹽反應爐. [2017-12-23]. （原始内容于2018-03-03）. 
  13. ^ Dual Fluid Reactor - IFK (PDF). festkoerper-kernphysik.de. Berlin, Germany: Institut für Festkörper-Kernphysik. 2013-06-16 [2017-08-28]. （原始内容 (PDF)于2020-11-12）. 
  14. ^ 存档副本 (PDF). [2016-10-24]. （原始内容 (PDF)于2016-12-25）. 
  15. ^ . 新华网. 2013-01-28. （原始内容存档于2010-09-23）. 
  16. ^ 16.0 16.1 16.2 16.3 16.4 US DOE Nuclear Energy Research Advisory Committee. (PDF). GIF-002-00. 2002. （原始内容 (PDF)存档于2007-11-29）. 
  17. ^ SCWR-hydrogen plant thermal integration. 2013-01-28. [永久失效連結]
  18. ^ 我国首座钠冷快中子反应堆满功率运行72小时 全面掌握快堆核心技术. 观察者网. 2014-12-19 [2021-11-14]. （原始内容于2021-11-14） （中文（中国大陆））. 
  19. ^ Stenger, Victor. LFTR: A Long-Term Energy Solution?. Huffington Post. 2012-01-12 [2013-01-28]. （原始内容于2016-12-22）. 
  20. ^ 世界首台第四代核反应堆，甘肃武威钍基熔盐堆即将发电，有四大颠覆性优势. 腾讯网. [2021-11-14]. （原始内容于2021-11-14） （中文（中国大陆））. 
  21. ^ . www.mee.gov.cn. 2022-08-02 [2022-10-06]. （原始内容存档于2022-10-06） （中文（中国大陆））. 
  22. ^ Strategies to Address Global Warming (PDF). [2013-01-28]. （原始内容 (PDF)于2021-04-16）. 
  23. ^ 4th Generation Nuclear Power. [2013-01-28]. （原始内容于2021-02-01）. 
  24. ^ 24.0 24.1 Benjamin K. Sovacool. A Critical Evaluation of Nuclear Power and Renewable Electricity in Asia, Journal of Contemporary Asia, Vol. 40, No. 3, August 2010, p. 381.
  25. ^ Tabuchi, Hiroko. Japan Strains to Fix a Reactor Damaged Before Quake. The New York Times. 2011-06-17 [2013-01-28]. （原始内容于2021-03-23）. 

外部連結

  • 愛達荷州國家實驗室的研究 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • 國際第四代反應爐論壇 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • 科學或科幻，核能的未來 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  • Gail H. Marcus. 福島事故後的核能. Mechanical Engineering (the magazine of ASME). December 2011 [2012-01-23]. （原始内容于2012-03-18）.  "In the wake of a severe plant accident, advanced reactor designs are getting renewed attention."

一月 07, 2023
第四代反應堆, 第四代反應爐, 英語, generation, reactors, 縮寫, 是一系列研究中的理論反應爐設計, 其设计特征为, 核能的可持续利用, 经济性, 安全与可靠性及防扩散与实物保护, 除了bn, 1200反应炉, 英语, 1200, reactor, 多数方案被认为在2030, 2040年前不可能付诸商业运转, 高温气冷堆技术方案的石岛湾核电站预计2017年并网发电, 拖延至2021年并网发电, 目前商转中的反应炉大多是第二代反应炉, 以及只有十几个第三代反应炉, 2014年, 绝大部分的第一. 第四代反應爐 英語 Generation IV reactors 縮寫 Gen IV 是一系列研究中的理論反應爐設計 其设计特征为 核能的可持续利用 经济性 安全与可靠性及防扩散与实物保护 1 除了BN 1200反应炉 英语 BN 1200 reactor 多数方案被认为在2030 2040年前不可能付诸商业运转 2 高温气冷堆技术方案的石岛湾核电站预计2017年并网发电 3 拖延至2021年并网发电 4 目前商转中的反应炉大多是第二代反应炉 以及只有十几个第三代反应炉 2014年 绝大部分的第一代系统已退役 目录 1 概念提出 1 1 第四代核能系统国际论坛 GIF 1 1 1 中华人民共和国的加入 2 反應爐類型 3 熱中子型 3 1 超高溫反應爐 VHTR 3 2 超臨界水反應爐 SCWR 4 快中子型 4 1 氣冷式快反應爐 GFR 4 2 鈉冷式快反應爐 SFR 4 3 鉛冷式快反應爐 LFR 5 熔鹽型 5 1 熔鹽反應爐 MSR 6 優點與缺點 7 參見 8 注釋 9 參考資料 10 外部連結概念提出 编辑第四代核能系统国际论坛 GIF 编辑 2000年1月 由美国的能源部发起并约请阿根廷 巴西 加拿大 法国 日本 大韩民国 南非和英国等九个国家的政府代表开会讨论 并就通过国际合作开发新一代核能技术方面取得了共识 5 同年7月 上述九个有意发展核能的国家签署 GIF宪章 共同成立致力于研究和发展第四代核能系统的政府间国际组织 第四代核能系统国际论坛 Generation IV International Forum 缩写为GIF 6 2002年 瑞士签署加入 2003年 欧洲原子能共同体加入 2006年 中华人民共和国 俄罗斯加入 2016年 澳大利亚加入论坛 但是因阿根廷和巴西尚未签署 第四代核能系统研究和开发国际合作框架协定 加入书 属不活跃成员 7 中华人民共和国的加入 编辑 经中国国务院批准 科技部原部长徐冠华于2006年11月代表中华人民共和国政府签署了GIF 宪章 2007年11月杨洁篪外长签署了 第四代核能系统研究和开发国际合作框架协定 加入书 2008年10月和2009年3月 中国分别加入了高温气冷堆和钠冷快堆两个系统安排 后经国务院批复 2011年6月科技部原部长万钢签字同意无限期延长GIF 宪章 有效期 8 2019年10月18日 中科院核能安全技术研究所吴宜灿所长代表中方在山东威海签署加入铅冷快堆系统合作的备忘录 GIF主席Hideki Kae 铅冷快堆系统主席Alessandro Alemberti 以及国际原子能机构 IAEA 经合组织核能署 OECD NEA 国家原子能机构 CAEA 和GIF各成员国代表均有参会 9 10 反應爐類型 编辑截止至2018年7月 GIF初步确定六种候选堆型 1 以中子能量作區分 3種熱中子反應爐與3種快中子反應爐 其中熱中子家族的高温气冷堆 VHTR 也是一種具潛力的高效產氫方式 可降低燃料電池成本 快反應爐則是能將長半衰期的錒系元素燒掉 減少核廢料 並 滋生更多燃料 類型 中子運作形式 冷卻劑 運作溫度 C 燃料循環 發電量 MW 試驗原型 含未完工 超高温气冷堆 VHTR 熱中子 氦 900 1000 開放式 250 300 日本原子能研究開發機構 高溫工學爐 英语 High temperature engineering test reactor 清华大学 HTR 10 中核建設集團 石島灣核電廠 X energy 英语 X energy 公司 未公開案 11 超临界水堆 SCWR 熱 快中子 水 510 625 開 封皆可 300 700 1000 1500钠冷快堆 SFR 快中子 鈉 550 封閉式 30 150 300 1500 1000 2000 比爾蓋茲 泰瑞能源爐 TWR 東芝 東芝4S 奇異 日立聯盟核電 稜鏡號反應爐 中國實驗快堆气冷快堆 GFR 快中子 氦 850 封閉式 1200铅冷快堆 LFR 快中子 鉛 480 800 封閉式 20 180 300 1200 600 1000熔盐堆 MSR 熱 快中子 氟化物 熔鹽 700 800 封閉式 250 1000 Moltex能源有限公司 穩定鹽反應爐 Flibe能源公司 LFTR Thorium科技公司 富士熔鹽爐 Terrestrial能源公司 移動式熔鹽爐 IMSR Transatomic公司 未公開案 Southern公司 未公開案 11 中國原子能科學研究院 未公開案 甘肃武威钍盐核反应堆 12 双液流反应堆 英语 dual fluid reactor DFR 快中子 鉛 1000 封閉式 500 1500 Institute for Solid State Nuclear Physics 13 14 熱中子型 编辑超高溫反應爐 VHTR 编辑 超高溫反應爐 VHTR 主条目 高溫氣冷堆 参见 南非球床反應爐 10兆瓦高温气冷实验堆和石島灣核電站 超高溫反應爐 英语 very high temperature reactor 英語 Very high temperature reactor 縮寫 VHTR 的設計概念是運用石墨作為減速劑 一次性鈾燃料循環 氦氣或熔鹽作為冷卻劑 此設計設想出水口溫度可達1000 C 爐心則可採燃料束或球床式 藉由熱化學的硫碘循環 反應爐高溫可用於產熱或產氫製程 超高溫反應爐也具有非能動安全特性 天然具有不可能發生核災的安全度 第一個實驗性VHTR在南非建成南非球床模組反應爐 但已於2010年2月停止挹注資金 15 成本提高與難以突破的技術困難 使投資人與消費者躊躇不前 但2010年後中國認為技術已經突破 先建成10兆瓦高温气冷实验堆之後迅速於石島灣核電站開建商用模組 石岛湾核电站已经于2021年9月12日成功临界 2021年12月20日并网发电 有望于2022年年中实现双堆商业运行 超臨界水反應爐 SCWR 编辑 超臨界水反應爐 SCWR 主条目 超臨界水反應爐 参见 VVER 1700 393 超臨界水反應爐 註 1 英語 Supercritical water reactor 縮寫 SCWR 16 使用超臨界水作為工作流體 SCWR是以輕水反應爐 LWR 為基礎 運作於高溫高壓環境 採取直接 一次性循環 最初的設想是 採取如同沸水反應爐 BWR 的直接循環 但在改用超臨界水作為工作流體後 水便為單一相態 類似壓水反應爐 PWR SCWR的可運作溫度比BWR與PWR還高 由於SCWR具有較高的熱效率 註 2 與簡單的設計結構 成為倍受關注的新式核反應爐系統 目前SCWR主要目標是降低發電成本 SCWR是以兩種科技為基礎進一步發展而成 輕水反應爐與超臨界蒸氣鍋爐 前者是世界上大部分商轉中的反應爐類型 後者也是常用的蒸汽鍋爐類別 快中子型 编辑氣冷式快反應爐 GFR 编辑 氣冷式快反應爐 GFR 主条目 氣冷式快反應爐 氣冷式快反應爐 英語 Gas cooled fast reactor 縮寫 GFR 16 是種快中子反應爐 利用快中子 封閉式核燃料循環對增殖性材料進行高效核轉換 並控制錒系元素核分裂產物 使用出口溫度850 C的氦氣冷卻 送入直接布雷頓循環的封閉循環氣渦輪發電 許多新式核燃料能確保運作於高溫中 並控制核分裂產物產出 混和陶瓷燃料 先進燃料微粒或錒系化合物陶瓷護套燃料 爐心燃料會以針狀 盤狀集束或柱狀分布 鈉冷式快反應爐 SFR 编辑 鈉冷式快反應爐 SFR 主条目 钠冷快中子反应堆 参见 行波反應爐 中國實驗快堆 恩里科 費米核電站 文殊增殖反應爐 鳳凰原型反應爐 BN 600反應爐和東芝4S反應爐 鈉冷式快反應爐 英語 Sodium cooled fast reactor 縮寫 SFR 16 是以另兩種反應爐 液體金屬快中子增殖反應爐與一體化快反應爐為基礎延伸而來 SFR的目的是增加鈾滋生鈽的效率和減少超鈾元素同位素的累積 反應爐設計一個未減速的快中子爐心將長半衰期超鈾元素同位素消耗掉 並會在反應爐過熱時中斷連鎖反應 屬於一種非能動安全系統 SFR設計概念是以液態鈉冷卻 鈽鈾合金為燃料 燃料裝入鐵護套中 並於護套層填入液態鈉 再組合成燃料束 這種燃料處理方式所遇到的挑戰是鈉的活性問題 因為鈉與水接觸會產生爆炸燃燒 然而 使用液態金屬 如鈉鉀合金 取代水作為冷卻劑可以減低這種風險 另有一種新型行波反應爐 TWR 的鈉冷概念開始被討論 可以利用各種廢核料運轉甚至自己的廢核料 使開動後上百年自行運作 但科技複雜度造成從未有人建造過 實踐性尚在研究 在2014年 中国首座钠冷快中子反应堆 中国实验快堆12月15日17时首次达到100 功率 18日17时实现满功率稳定运行72小时 其主要工艺参数和安全性能指标达到设计要求 18 鉛冷式快反應爐 LFR 编辑 鉛冷式快反應爐 LFR 主条目 鉛冷式快反應爐 参见 MYRRHA和BREST 300 鉛冷式快反應爐 英語 Lead cooled fast reactor 縮寫 LFR 16 是一種以液態鉛或鉛鉍共晶冷卻的反應爐設計 採封閉式核燃料循環 燃料週期長 單一爐心功率約50至150百萬瓦 模組可達300至400百萬瓦 整座電廠則約1200百萬瓦 核燃料是增殖性鈾與超鈾元素的金屬或氮化物合金 LFR以自然熱對流冷卻 冷卻劑出口溫度約550 C至800 C 也可利用反應爐高溫進行熱化學反應產氫 熔鹽型 编辑 熔鹽反應爐 MSR 熔鹽反應爐 MSR 编辑 主条目 熔鹽反應爐和釷燃料發電 熔鹽反應爐 16 英語 Molten Salt Reactor 縮寫 MSR 是一種反應爐類型 其冷卻劑甚至是燃料本身皆是熔鹽混和物 這有許多不同細部設計的延伸型 目前也已建造了幾個實驗原型爐 最初和目前廣泛採用的概念 是核燃料溶於氟化物中形成金屬鹽類 如 四氟化鈾 UF4 和四氟化釷 ThF4 當燃料熔鹽流體流入以石墨減速的爐心內時 會達到臨界質量 現行大部分設計是將熔鹽燃料均勻分散在石墨基體中 提供低壓 高溫的冷卻方式 有一种液相氟化钍反应炉 英语 Liquid fluoride thorium reactor LFTR 是一种热滋生钍燃料发电 捨弃铀矿使用钍熔盐作钍燃料循环 英语 Thorium fuel cycle 可在常压下达到高运作温度 此新式观念已在世界上引起关注 19 甘肃杜威的钍基熔盐堆预计于2021年9月底试运行 20 2022年8月2日 中华人民共和国生态环境部公开通知 关于批准 lt 2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆调试大纲 gt V1 3版 的通知 通知体现出甘肃杜威钍基熔盐堆正处于调试阶段 21 優點與缺點 编辑相對於現行核電廠技術 第四代反應爐有以下優點 核廢料仍有放射性 但半衰期已從數百萬年降至數百年 22 使用新式設計後 同樣數量的核燃料多產出100至300倍的能量 23 可利用現有核廢料產電 大幅改善運轉安全性 一種無法預測的問題是當操作員對新式反應爐運作不熟悉時 可能會有較高風險 核工程師大衛 洛克博姆認為大部份的核事故都是這樣造成的 他說 我們無法模擬操作員會犯怎樣的錯誤 24 美國某研究實驗室主任說 生產 建造 維護新式核電廠會面臨新的學習問題 也許技術證明可行 但人類卻會犯錯 24 另一種特殊風險可能會發生在鈉冷式快反應爐上 因為鈉與水接觸會產生爆炸 修繕輸水管線會變得非常危險 為了改善這個問題 可在修繕時使用氬氣避免鈉被氧化 但卻可能造成工人缺氧窒息 日本的文殊增殖反應爐有測試過相關問題的解決方案 25 參見 编辑 核技术主题 能源主题 核反應爐 核材料 英语 Nuclear material 核物理學 第一代反应堆 第二代反應爐 第三代反應爐 一體化快反應爐 英语 Integrated fast reactor 液相氟化釷反應爐 英语 Liquid fluoride thorium reactor 快中子增殖反應爐 小型模塊化反應堆注釋 编辑 這裡超臨界指的是水達臨界點 而非核燃料超過臨界質量 SCWR熱效率預估有45 比現行輕水反應爐33 還高 17 參考資料 编辑 1 0 1 1 第一至四代核电站简介 中国核电信息网 2018 07 25 2020 11 29 原始内容存档于2020 11 29 中文 存档副本 2015 06 14 原始内容存档于2015 08 13 中国电机工程学会 世界首座第四代核电站在中国山东开工 PDF 电机与控制应用 2013 02 10 40 02 72 2021 10 01 中文 中国大陆 搁置近两年后 中国自主研发的世界首座第四代核电站日前在位于中国东部沿海山东省荣成市的华能石岛湾核电厂重新开工建设 华能山东石岛湾核电有限公司董事长张廷克介绍说 核岛厂房基础底板第一罐混凝土于2012年12月21日浇筑完毕 已浇注混凝土的各项指标符合技术要求 目前 核电站正在进行已浇注 中国电力新闻网 华能石岛湾高温气冷堆核电站首堆装料成功 微信 2021 08 23 2021 10 01 原始内容存档于2021 11 07 中文 嘿嘿能源heypower 从第一代到第四代反应堆 反应堆概念的历史发展 中国核电网 2020 11 03 2020 11 29 原始内容存档于2020 11 29 中文 Origins of the GIF Generation IV International Forum 2020 11 29 原始内容存档于2020 11 29 英语 GIF Membership Generation IV International Forum 2020 11 29 原始内容存档于2020 11 29 英语 中国参与第四代核能系统国际论坛研讨会召开 中国政府网 2012 03 05 2020 11 29 原始内容存档于2020 11 29 中文 中科院核能安全所 中国正式加入第四代核能系统国际论坛 GIF 铅冷快堆系统 北极星电力网 2019 10 23 2020 11 29 原始内容存档于2020 11 29 中文 Elaine Li China onboard of GIF Lead cooled Fast reactor Program NBNMedia 2019 11 18 2020 11 29 原始内容存档于2020 12 14 英语 11 0 11 1 Energy Department Announces New Investments in Advanced Nuclear Power Reactors US Department of Energy 16 January 2016 原始内容存档于2021 04 28 央視官方頻道 熔鹽反應爐 2017 12 23 原始内容存档于2018 03 03 Dual Fluid Reactor IFK PDF festkoerper kernphysik de Berlin Germany Institut fur Festkorper Kernphysik 2013 06 16 2017 08 28 原始内容存档 PDF 于2020 11 12 存档副本 PDF 2016 10 24 原始内容存档 PDF 于2016 12 25 南非将关闭球床模块式核反应堆 新华网 2013 01 28 原始内容存档于2010 09 23 16 0 16 1 16 2 16 3 16 4 US DOE Nuclear Energy Research Advisory Committee A Technology Roadmap for Generation IV Nuclear Energy Systems PDF GIF 002 00 2002 原始内容 PDF 存档于2007 11 29 SCWR hydrogen plant thermal integration 2013 01 28 永久失效連結 我国首座钠冷快中子反应堆满功率运行72小时 全面掌握快堆核心技术 观察者网 2014 12 19 2021 11 14 原始内容存档于2021 11 14 中文 中国大陆 Stenger Victor LFTR A Long Term Energy Solution Huffington Post 2012 01 12 2013 01 28 原始内容存档于2016 12 22 世界首台第四代核反应堆 甘肃武威钍基熔盐堆即将发电 有四大颠覆性优势 腾讯网 2021 11 14 原始内容存档于2021 11 14 中文 中国大陆 关于批准 2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆调试大纲 V1 3版 的通知 www mee gov cn 2022 08 02 2022 10 06 原始内容存档于2022 10 06 中文 中国大陆 Strategies to Address Global Warming PDF 2013 01 28 原始内容存档 PDF 于2021 04 16 4th Generation Nuclear Power 2013 01 28 原始内容存档于2021 02 01 24 0 24 1 Benjamin K Sovacool A Critical Evaluation of Nuclear Power and Renewable Electricity in Asia Journal of Contemporary Asia Vol 40 No 3 August 2010 p 381 Tabuchi Hiroko Japan Strains to Fix a Reactor Damaged Before Quake The New York Times 2011 06 17 2013 01 28 原始内容存档于2021 03 23 外部連結 编辑愛達荷州國家實驗室的研究 页面存档备份 存于互联网档案馆 國際第四代反應爐論壇 页面存档备份 存于互联网档案馆 美國能源部核能技術與科學辦公室 第四代反應爐簡報 科學或科幻 核能的未來 页面存档备份 存于互联网档案馆 Gail H Marcus 福島事故後的核能 Mechanical Engineering the magazine of ASME December 2011 2012 01 23 原始内容存档于2012 03 18 In the wake of a severe plant accident advanced reactor designs are getting renewed attention 取自 https zh wikipedia org w index php title 第四代反應堆 amp oldid 74900741, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

文章

，阅读，下载，免费，免费下载，mp3，视频，mp4，3gp， jpg，jpeg，gif，png，图片，音乐，歌曲，电影，书籍，游戏，游戏。