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从中科院核能安全技术研究所获悉,由该所先进核能研究团队(以下简称fds团队)牵头的“麒麟一号”中国铅基快中子反应堆研发工作近期取得重大突破。该团队设计研发的世界规模最大、功能最全的“铅基堆冷却剂技术综合实验回路”和“铅基堆冷却剂氧测控技术”日前通过成果鉴定。

鉴定专家组认为,两项成果的实验能力和运行参数达到国际领先水平,突破了氧测量与控制等多项关键技术,打破了国际垄断,实现了核心技术自主化,对促进我国第四代核能铅基反应堆的工程化具有重要意义。

作为应对未来气候变化和发展先进核能的重要方案和途径,铅基反应堆已被第四代核能系统国际论坛组织评定为“有望首个实现工业示范和商业应用的第四代反应堆”。

中科院核安全所所长吴宜灿告诉《中国科学报》记者,作为未来先进核能源的主力堆型,铅基反应堆可应用于第四代核电、核废料嬗变的加速器驱动次临界系统(ads)、未来聚变电站等,同时可在低温制氢、海水淡化、民用放射性同位素等工业生产的多个领域发挥作用,从而推动清洁能源的发展。

中科院核安全所研究员赵柱民则介绍说,铅基堆综合实验回路是反应堆工程实施的前提和基础,而回路的核心是冷却剂。“能源系统需要循环,冷却剂作为热量转换与传输的载体,把热量从‘堆芯’运输出来,用这个热量去发电和实现其他应用,然后再靠泵或自然回路回流,完成热能的传递。”

据了解,包括铅基反应堆在内,目前第四代核能系统的其他主要堆型还有气冷快堆、熔盐反应堆、液态钠冷却快堆等六种。相较而言,将铅、铅铋或铅锂合金等铅基材料作为反应堆冷却剂,在改善反应堆的物理特性和安全运行中具有显著优势。

此类冷却剂可解决目前得到大规模应用的热中子反应堆存在的资源利用率低、核废料不断积累和潜在的核安全性等各种问题。而这也是美、欧、俄、日等国家和地区相继展开研发竞争、角逐第四代核能技术的原因。

我国铅基反应堆研发是在国家“863”计划、“973”计划和中科院战略性先导科技专项“未来先进核裂变能—ads嬗变系统”等项目的持续支持下进行的。其中,fds团队作为ads专项牵头单位之一,承担了铅基反应堆“麒麟一号”项目的全面研究工作。

据吴宜灿介绍,项目相继突破了结构材料、冷却剂、燃料组件、氧测控等核心技术,成功研制出液态重金属换热器、驱动泵、换料机构、控制棒驱动机构等关键设备,建成了世界上最大的液态金属综合实验平台以及工程验证堆、物理试验堆、数字仿真堆三座集成实验装置,目前正在进行关键设备与技术集成验证。

吴宜灿同时透露,除了“麒麟一号”,该团队还计划用5年左右的时间完成一个迷你小型反应堆的建设,并将其命名为麒麟号“核电宝”。

“我们目前已经处在铅基反应堆工程化的道路上。通过‘麒麟号’系列项目的实施,可为我国核能事业、国家能源安全和核能可持续发展作出更大贡献。”吴宜灿表示。

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