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钢铁推动核电创新

小型模块化核反应堆以钢铁作为核心, 提供比传统电厂更加经济、可靠、规模灵活的发电办法

对许多人而言,单是核电站的巨大规模就 具有象征意义。核电站是巨型工程结构,造价高昂到需要政府提供资金支持,此外还需 冗长的筹备时间和复杂的维护工作清单。如果有另外一种 提供核能的方式,那将会怎样?

NuScale公司开发的小型模块化核反应堆项目(SMR)正是以此为目标。相对于传统反应堆,SMR反应堆造价更低、可靠性更高、电力输出潜力也更大,另外其装机规模还具有灵活性,能够满足小到一个组织、大到整座城市的需求。

NuScale通过与工程巨头——劳斯莱斯公司(Rolls-Royce)和核能用钢专业公司——谢菲尔德锻造公司(Sheffield Forgemasters Ltd.)合作,生产出一种能够装在一辆卡车上的便携式核反应堆。这种反应堆高16米,虽然外形小巧,但每个反应堆能够输出50兆瓦电力——如果将12个反应堆叠加在一起,可以输出600兆瓦电力,相当于150台陆上风力涡轮机。

“钢材,由于其本身的强度、耐久性等冶金属性,广泛用于核工业。”

 

开启核能市场

NuScale反应堆项目的模块化设计,有别于其他规模更大、复杂度更高的核电厂。劳斯莱斯公司已为SMR反应堆的堆栈式设计申请了专利,这将为那些有意尝试核能的小型企业开启核能市场,并且能够随着企业需求的增长扩大规模。

SMR反应堆不仅具有模块化设计带来的灵活性,而且采用场外预制,通过铁路或公路运输进场后即可安装,非常适合电网覆盖范围之外的边远地区(例如,自然灾害地区)。另外,那些需要绿色混合能源的客户,也可将SMR反应堆与可再生能源结合使用。

不同于传统核电厂,SMR反应堆不需要泵、电机或阀门。 SMR反应堆系统 利用自然水循环过程,当稳定水流经过反应堆核心时, 借助对流过程升高水流并进行加热。

 

等待公路运输的NuScale模块化反应堆

 

可靠性高,维护便捷

系统复杂性的降低,意味着可以使用标准化产品,以及易于维护的耐用型钢制反应堆顶盖。“钢材,由于其本身的强度、耐久性等冶金属性,广泛用于核工业,”NuScale首席商务官兼常务董事(英国和欧洲)Tom Mundy说。

之所以选择钢制反应堆顶盖,是因为钢材本身的可靠性;之所以选择谢菲尔德锻造公司,也是因为这家锻造公司的可靠性。自20世纪50年代起,该公司一直成功开发钢制核反应堆顶盖。“包括我们的钢制反应堆顶盖在内,我们的50兆瓦发电模块 具有能够不断进行场外工厂装配的优势,为实现这些优势, 我们使用的钢铁等材料必须经过核应用的验证和批准,这一点很重要,”Tom Mundy说。

 

安全问题

SMR反应堆的建造时间很短,只有三年。这种“即插即用”型反应堆到底有多安全?不管怎样,我们面对的是不稳定的核能源,而不是扁平盒装的家具。答案是:由于采用模块化设计,一个模块维护时,其他模块继续工作,因此维护效率更高。

不仅如此,SMR反应堆的 外壳 是一类 抗震壳体结构,其设计能够抗御航空器撞击、气候条件和自然现象。另外,SMR反应堆还拥有 NuScale核安全三冠王认证™,即在发生危机时, 不需要额外电力、额外用水或人力操作,SMR反应堆能够安全地自动关闭,并且无限期地自动冷却。

NuScale的下步工作是获得美国核能管理委员会的审批,审批程序已于2016年底开始,为期40个月。该公司已获得第一个客户——犹他州联合市政电力系统。相较于传统电厂,SMR反应堆造价更低、安全性更高、 建造速度更快;相较于其他清洁能源,SMR反应堆的环境影响更小,因此SMR反应堆能够代表核能的真正未来。

 

图片:iStock、NuScale