
導讀:9月23日,上海建工集團邀請到了中國科學院上海應用物理研究所學術委員會主任徐洪杰,為集團兩級黨委理論學習中心組以及上海建工科協作“釷基熔鹽堆核能系統(TMSR)現狀與展望”專題報告。目前,上海建工正在參與甘肅武威2MWt液態燃料釷基熔鹽實驗堆核能項目建設。釷基熔鹽堆核能系統計劃于2030年后在全球率先實現商業應用,這座新型核電裝置將是世界上第一座商業化運營的釷基熔鹽堆。

徐洪杰,1955年出生,是我國核科學技術與大科學裝置領域的著名專家學者,1995年起致力于上海同步輻射光源的預制研究、工程建設和科學應用,2009年主持完成上海光源國家重大科學工程建設,各項技術指標均達到第三代同步輻射裝置的國際領先水平,2010年起牽頭開展第四代反應堆核能系統—釷基熔鹽堆核能系統的研究和發展,實現了關鍵技術突破并正在推進實驗堆工程建設。
他現任中國科學院上海應用物理研究所學術委員會主任、博導,中國科學院戰略性先導科技專項“未來先進核裂變能—釷基熔鹽堆核能系統”專項負責人,上海聯和日環能源科技有限公司董事長、總經理。他曾任中國科學院上海應用物理研究所所長、上海光源國家重大科學工程總經理、973項目首席科學家、上海市核學會理事長。曾獲中科院杰出成就獎、上海市科技進步特等獎、國家科技進步一等獎。
徐洪杰介紹了核能系統的原理,新能源體系,國際上正在研發的第四代反應堆核能系統—釷基熔鹽堆核能系統的項目概況、戰略意義、國內外現狀、發展趨勢,以及上海應用物理研究所正在承擔的釷基熔鹽堆的研發和建設進展,并進行了前景展望。
未來先進核裂變能 — 釷基熔鹽堆核能系統(TMSR)的英文名稱是Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System,目標是用20年左右時間研發第四代的裂變反應堆核能系統以及釷鈾循環技術, 達到工業應用。TMSR先導專項主要用于釷基熔鹽堆核心技術能力發展和2MW液態堆實驗堆的研發工作等。

第四代反應堆有更好的經濟性、更好的安全性和更好的燃料利用效率,四代堆的輸出≥500度的熱,熱電轉換效率可達40%-60%,可以用來制氫、海水凈化、供熱,可建在無水地區。四代堆使用自然循環去除剩余熱,具備失效安全特性、可防備恐怖襲擊和自然災害,其燃料利用率大于10%。
熔鹽堆是人類唯一實驗成功的液態燃料反應堆,溶解核燃料的高溫熔鹽(如:LiF-BeF2-ZrF4)既用作熔鹽堆的核燃料,又是冷卻劑。熔鹽堆工作在常壓,可以實現高溫(>700℃)輸出和全自然循環,具有出色的安全性能。
熔鹽堆具有本征失效安全、無水冷卻、常壓運行和高溫輸出等特點,釷基核燃料除資源豐富外,還有高放廢料少的特點,可以作為一種低成本潔凈能源廣泛使用,為實現碳中和目標發揮重要作用。反應堆小型模塊化可以實現核能設施批量生產,靈活應用,為核能廣泛使用提供技術保障。
當前,釷基熔鹽堆核能系統還面臨著一些新的挑戰,如安全防護要求大幅提升、固態燃料熔鹽堆的首個實驗堆和新一代材料研發等。
中國核電從上海起步,1970—1972,根據周總理上海要發展核電的指示,啟動728工程,目標是25MW釷基熔鹽堆,1971年9月13日石墨-熔鹽(冷態)零功率堆達到臨界(核所)。1973—1979,經國家批準,728工程改為300MW壓水堆。1981—1991,國家重新批準728工程立項,1982年命名為秦山核電廠,1991年12月15日,秦山核電廠首次并網發電成功。
2017年11月,中科院與甘肅省簽訂TMSR合作協議,2018年最終落戶武威。2019年,建成了世界首臺縮比熔鹽仿真堆。
他還談到要構建多能融合的新能源體系,推動能源變革。現階段的煤、石油、天然氣等化石能源能量密度高、便于運輸、工業基礎好,但資源有限,且容易造成環境污染,排放溫室氣體。正在發展中的太陽能、生物質、風能等可再生能源清潔、低碳、可持續,但也面臨地域分布不均、隨時間波動、能量密度低等問題。而核能憑借其能量密度高、清潔、無碳的特點,在未來長期更具優勢,但也伴隨著安全風險,且技術復雜。
熱能是化石能源、可再生能源和核能的匯聚點,要提高熱能品質和能源利用效率,解決能源存儲、輸運、轉換與利用中的挑戰。而與其他傳儲熱介質相比,熔鹽具有工作溫度高、化學穩定性好、熱物性優異、成本低、組分可以調變等眾多優勢。
上海建工黨委書記、董事長徐征,監事會主席周平,黨委副書記、總裁葉衛東,以及殷紅霞、蔡國強、薛永申、徐建東、尹克定、周軍、陸峰、王志剛等黨政領導班子成員,各基層單位黨委理論學習中心組成員等參加了報告會??偣こ處熽悤悦髦鞒謱W習報告會。
上海建工積極服務國家戰略,緊跟前沿科技步伐
釷基熔鹽堆核能系統(TMSR)是中國科學院于 2011 年 1 月啟動實施的首批戰略性先導科技專項之一,項目由中科院上海應用物理研究所負責實施,經過項目選址、可研、設計、評審等前期過程,項目于2019年正式進入建造階段。
上海建工于2019年9月中標釷基熔鹽堆核能系統實驗平臺項目,由旗下七建集團、安裝集團、建工總院開展建設。上海建工針對甘肅武威的釷基熔鹽堆項目的建設,專門成立了核能工程建設指揮部。
目前,釷基熔鹽堆核能系統實驗平臺配套項目完成竣工,實驗堆安裝技術聯合研發有序推進,攻克了核堆核心部件高潔凈裝配、高精度定位盲裝等工藝、技術,完成熔鹽實驗堆本體離線組裝及一體化吊裝就位工作。
上海建工在核能項目管理、核質保體系及核能專項施工技術等方面積累的經驗,對于進一步激發上海建工廣大工程師的創新意識、提高上海建工科創能力,具有重要意義。
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