英企推出新型熔鹽堆設(shè)計(jì)

【本刊2022 年10 月綜合報(bào)道】英國(guó)Moltex-FLEX 公司2022 年9 月29 日推出了一種新型熔鹽堆FLEX。該堆配有熱能貯存系統(tǒng)，適于調(diào)峰運(yùn)行，能夠成為風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性可再生能源的理想補(bǔ)充。

FLEX單堆熱功率4萬(wàn)千瓦、電功率1.6萬(wàn)千瓦，運(yùn)行溫度可高達(dá)700℃。在運(yùn)行期間，使用熔鹽將熱量從堆芯傳輸至位于核島之外的GridReserve儲(chǔ)熱槽，用于產(chǎn)生超熱蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。FLEX 反應(yīng)堆的安全性完全獨(dú)立于儲(chǔ)熱槽和發(fā)電裝置提供的熱阱，其衰變熱排出系統(tǒng)基于自然循環(huán)，完全非能動(dòng)，不需要機(jī)械部件。由于不需要實(shí)施安全相關(guān)作業(yè)和維護(hù)，一座典型FLEX 反應(yīng)堆的出入口數(shù)量大幅少于傳統(tǒng)反應(yīng)堆，降低了安保風(fēng)險(xiǎn)。

FLEX 沒(méi)有移動(dòng)部件，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行簡(jiǎn)便，擁有與燃?xì)怆姀S類似的運(yùn)行靈活性，能夠根據(jù)電網(wǎng)需求快速調(diào)整運(yùn)行功率——自動(dòng)進(jìn)入閑置狀態(tài)或迅速恢復(fù)滿功率運(yùn)行。當(dāng)外界電力需求較低時(shí)，可以將堆芯過(guò)剩熱量貯存在GridReserve儲(chǔ)熱槽中。必要時(shí)，該堆可以向外界提供多達(dá)3倍的電力。例如，一座由16座FLEX反應(yīng)堆與配套GridReserve儲(chǔ)熱槽組成的電廠，能夠在每天8小時(shí)的用電需求高峰期，以76.8萬(wàn)千瓦的功率發(fā)電。該堆建設(shè)周期短，僅需24 個(gè)月便能建成一座50 萬(wàn)千瓦電廠。在長(zhǎng)達(dá)60 年的運(yùn)行壽期中，僅需換料兩次，換料一次即可運(yùn)行20 年時(shí)間。除了發(fā)電，該堆還可用于制氫、海水淡化以及其他工藝熱應(yīng)用。

圖1 熔鹽堆FLEX截面圖

FLEX 發(fā)電成本與風(fēng)能相當(dāng)，僅為0.04 英鎊（0.044美元）/千瓦時(shí)；采用模塊化設(shè)計(jì)和建設(shè)技術(shù)，可以在工廠完成設(shè)備制造，便于運(yùn)輸和安裝，大幅降低建設(shè)費(fèi)用；使用兩種熔鹽，分別作為燃料和冷卻劑，采用自然循環(huán)方式從堆芯提取熱量。首堆計(jì)劃于2029年投運(yùn)。

MoltexFLEX 是莫爾泰克斯能源公司（Moltex Energy）的子公司。FLEX 是莫爾泰克斯能源公司穩(wěn)定熔鹽堆（SSR-W）的熱中子版本。

SSR-W 是一種30 萬(wàn)千瓦熔鹽堆，能夠使用從加壓重水堆（PHWR）乏燃料中提取的材料作燃料，已于2021年5月通過(guò)加拿大核安全委員會(huì)（CNSC）第一階段供應(yīng)商設(shè)計(jì)評(píng)審預(yù)審。莫爾泰克斯能源公司計(jì)劃于21世紀(jì)30年代初在加拿大新不倫瑞克省萊普羅角核電廠建成SSR-W首堆。加拿大政府2021 年3 月宣布擬向莫爾泰克斯能源公司提供5050 萬(wàn)加元（4050 萬(wàn)美元）投資，幫助推進(jìn)SSR-W商業(yè)化。