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在刚刚结束的2023中国国际海事技术学术会议暨展览会上,江南造船厂正式发布了全球首艘、最大24000TEU核动力集装箱船的设计方案。而且,这还不是一艘普通的核动力船,它采用的是第四代熔盐堆方案,技术相当先进。
熔盐反应堆是一种核裂变反应堆,其主要冷却剂是熔融混合盐,这种盐可以在高温下运行时保持低蒸气压,从而降低机械应力。
其核燃料既可以是固体燃料棒,也可以溶解在一次冷却剂中,这样就无需制造燃料棒,简化了反应堆结构,使燃料消耗均匀,并可以进行在线燃料后处理。
反应堆在高温低压下运行,原则上避免了堆芯熔化,具有防扩散和固有安全特性。无需高压容器和管道,即使发生破裂,也会在常温下迅速凝固。除常规停堆措施外,事故发生后,燃料盐可从反应堆中排出,实现快速停堆,防止事故蔓延。
因此与传统铀反应堆相比,熔盐反应堆安全性更高、废弃物更少、燃料效率更高。
此外,传统核电需要大量的水进行冷却,所以目前的核电项目主要建在沿海地区,内陆地区几乎没有。而熔盐堆只需要少量的水就能运行,甚至可以建在沙漠干旱地区。
2011年,中国科学院启动“未来先进核裂变能源——钍基熔盐堆核能系统”项目,计划用20年左右时间在国际上率先实现钍基熔盐堆的应用。2018年,中国科学院上海应用物理研究所自主设计建造的2MWt液体燃料钍基熔盐实验堆在甘肃武威市民勤县开工建设,主体工程将于2021年建成,2023年6月取得运行许可证。
它也成为全球唯一一座运行的钍基熔盐实验反应堆,也表明我国在该领域处于世界领先水平。
顾名思义,钍基熔盐反应堆以钍为核燃料,钍经中子轰击可生成铀-233,整个过程中的裂变反应会产生大量热能,热能通过熔盐循环传递到热交换器,通过蒸汽轮机发电。
而且相较于铀,钍的资源更加丰富,在地壳中分布广泛,所以完全不用担心核心原料的短缺。
此外,由于熔盐堆输出温度可达700摄氏度以上,不仅可用于发电,还可以用于工业热应用、高温制氢等领域,并可实现核能的综合利用。
总之,钍基熔盐反应堆具有安全性高、核废料少、防扩散性能好等特点,是极具潜力和前景的第四代核能技术,甚至被认为可能改变现有的世界能源格局。
其实核能最大的问题就是风险性高,比如乌克兰切尔诺贝利、日本福岛等都相继发生过重大核事故,可以说直到今天,事故依然对人类构成了巨大的风险。因此对于常年往返于全球各个港口之间的民用集装箱船来说,使用普通核能技术的危险系数极高,一旦发生事故,将造成严重后果,危及成千上万人的生命,甚至危及一座城市的安全。熔盐堆凭借其高安全性,将成为核动力集装箱船的最佳选择。
集装箱船一旦采用核动力,也意味着不用频繁添加燃料,运输效率显而易见。同时主动力源采用超临界二氧化碳发电机组,利用超临界二氧化碳作为工质,将热源的热量转化为机械能,因此可以实现真正的“零排放”,其社会价值和现实意义实在太大了。
虽然有朋友可能会问,这不是设计方案吗?是的,是方案。但按照我们中国人的习惯,如果这个重要部门公布了方案,那么距离实际应用也就不远了,大家只要耐心等待就行了。
还有一点值得注意,就是这次的应用只是在民用领域,那么其他地方呢?我想不用我详细介绍,懂的人就明白了。
总之,我们不得不佩服自己,中国人是一个真正有作为的民族,他们用勤劳的双手,不仅造福全人类,而且不断改变着世界。