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中国科学院“十二五”标志性重大进展—突破钍基核能系统关键技术_上海应用物理研究所

上海应用物理研究所 免费考研网/2018-05-06

“钍基熔盐堆核能系统(TMSR)”先导专项的科技目标是研发钍基熔盐堆(四代堆),实现我国丰富的钍资源高效利用与核能综合利用。液态燃料熔盐堆适合钍铀循环,固态燃料熔盐堆则适合核能制氢、节能减排等核能综合利用。固态堆是以熔盐堆技术为基础,集成了其他先进堆型的成熟技术,可以在15-20年内实现应用,液态堆研发时间约为30年左右;两种堆型的关键材料与设备、反应堆物理、热工水力基本相同,获得液态堆技术必先掌握固态堆技术。专项采取的发展战略是固态堆和液态堆同时部署、相继发展。近期目标是建成10兆瓦固态燃料熔盐实验堆(世界首堆)和2兆瓦液态燃料熔盐实验堆并实现钍铀循环实验验证。

关键技术和原型系统是实验堆的技术基石,专项进行了系统的研究,并在如下方面取得重要进展:

1)建立钍铀循环、堆本体工程设计、系列高温熔盐回路、安全与许可等四个原型系统。提出基于液态熔盐堆的钍铀循环方案设计,初步确定后处理流程并实现工艺段冷态贯通;系统地建立熔盐堆设计方法,并完成10MW固态燃料熔盐实验堆工程初步设计;研制成功高温熔盐泵、换热器、流量计等关键设备,并建成世界第一个工程规模的氟盐回路实验装置;完成实验堆的Ⅱ类堆论证并获得国家核安全局批复,在国际上首次成功开展熔盐自然循环实验,验证了TMSR的固有安全性。

2)取得七项核心技术突破。首创绿色环保的高丰度锂-7和核纯钍的萃取离心分离技术;发展了具有国际先进水平的高纯度氟盐制备与检测技术;发展了国产高温镍基合金-GH3535的批量生产、加工和焊接工艺;研发成功液态熔盐堆用高致密细颗粒核石墨;发展了氟盐腐蚀控制技术,实验结果居国际前列;发展了基于氟盐体系的干法分离技术;掌握国际最新的熔盐堆氚控制关键技术。在此基础上,实现关键新材料中试规模制备。

专项开展了广泛而卓有成效的国际合作。与美国核学会和机械工程学会开展固态燃料熔盐堆安全标准和高温反应堆材料加工标准制定的技术合作,与美国橡树岭国家实验室、麻省理工学院分别签订了熔盐堆技术合作研究协议;中美熔盐堆合作列入“中美战略与经济对话成果清单”。成为国际四代堆论坛-熔盐堆技术委员会观察员。

近年来,钍基熔盐堆的研发在世界范围内日益受到重视。专项依托中国科学院上海应用物理研究所,在院内近10个研究所参与下,“从无到有”组建了几百人的科技队伍,建成了配套齐全的(冷)实验研究基地。实现原型系统与关键技术的全面突破,为建设实验堆奠定了坚实的科学技术基础。专项已经成为国际钍基熔盐堆研发的一个领跑者。(转载自中国科学院网站:http://www.cas.cn/zt/kjzt/zgkxysewbzxzdjz/tptjhnxthxjs/

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