Research on the Development Trend of Micro Nuclear Reactor Technology
-
摘要: 微型核反应堆采用四代非轻水堆、热管堆以及三代轻水堆等固有安全性高的堆型，可以为偏远海岛和矿区、边防哨所和基地、应急救灾、太空和深海探索等创新场景提供长续航高可靠能源，具有广阔的应用前景，是实现国家战略的重要技术支撑之一。本研究总结了微型核反应堆的定义和主要研发堆型，描述了微型核反应堆固有安全性高、易于模块化和扩展、可运输性、便于部署、自主运行等创新技术特征，分析了微型核反应堆新型燃料、主回路一体化、新型热电转换装置、非能动安全系统、智能运维以及核能与其他能源耦合等关键技术的发展趋势，可为制定适用于我国的微型核反应堆发展技术路线提供支撑。Abstract: Micro nuclear reactors adopt Generation-IV non-light water reactors, heat pipe reactors and Generation-III light water reactors with high inherent safety, providing long-term and highly reliable power supply for innovative scenario such as remote islands, mining areas, border guard posts and bases, emergency and disaster relief, space exploration and deep-sea exploration. They have broad application prospects, being one of the important technical supports to realize the national strategy. This study summarizes the definition and main R & D reactor types of micro nuclear reactors, and describes the innovative technological characteristics of micro nuclear reactors, such as high inherent safety, easy modularization and expansion, transportability, easy deployment, independent operation and so on, analyzes the development trend of key technologies such as new fuel, integration of main loop, new thermoelectric conversion device, passive safety system, intelligent operation and maintenance and coupling of nuclear energy and other energy sources in China, providing support for the formulation of the technical route for the development of micro nuclear reactors in China.
-
Key words:
- Micro nuclear reactor /
- Nuclear reactor /
- Essential technology /
- Technology trend
-
表 1 国际典型微型核反应堆关键参数和系统配置
Table 1. Key Parameters and System Configurations of International Typical Micro Nuclear Reactor
名称 U-Battery MMR X-Battery eVinci MoveluX Mega
PowerHolos VSLLIM SEALER AVR-6M 国家 英国 美国 美国 美国 日本 美国 美国 美国 瑞典 俄罗斯 反应堆堆型 棱柱高温
气冷堆棱柱高温
气冷堆球床高温
气冷堆热管堆 热管堆 热管堆 钠冷快堆 铅冷快堆 轻水堆 冷却剂 氦气 氦气 氦气 热管 热管 热管 液态钠 铅 轻水 慢化剂 石墨 石墨 石墨 金属氢化物 氢化钙 铅 轻水 热功率/MW 10×2 15×2 10 7~12 10 5 1~10 8 38 电功率/MW 4×2 5×2 2~3.5 3~4 2 3~81 3 8.6 设计寿期/a 5 40~60 5~10 10~15 5 12 30 60 燃料类型 TRISO
颗粒TRISO
颗粒TRISO
颗粒TRISO
颗粒硅化物 二氧化铀 优先TRISO 氮化铀 二氧化铀 二氧化铀 富集度/% 20 5~19.75 4.8~5 19.75 8~15 13.76 19.75 19.7 燃料周期/月 60 >60 >36 持续 2400 92 27 1200 反应性控制方式 旋转
控制棒控制鼓 锂膨胀
模块控制鼓 控制棒 控制棒 控制棒 （反应堆容器高度/直径）/m 5.9/1.8 3.9/3.2 6.0/2.5 6.0/3.7 6.0/2.75 13/8.5 热电转换系统 氮气布雷
顿循环熔盐发电 空气开式布
雷顿循环氦气轮机布
雷顿循环空气开式布
雷顿循环耦合布雷顿—
朗肯循环空气开式布
雷顿循环朗肯蒸
汽循环朗肯蒸
汽循环余热排出系统 非能动 非能动 能动/非能动 非能动 能动/非能动 非能动 非能动 “空白”表示无数据 
下载: 导出CSV
-
[1] SHROPSHIRE D, BLACK G, ARAÚJO K. Global market analysis of microreactors: INL/EXT-21-63214[R]. Idaho Falls: Idaho National Laboratory, 2021. [2] Nuclear Energy Agency. Small modular reactors: challenges and opportunities: NEA No. 7560[R]. Boulogne-Billancourt: OECD/NEA, 2021. [3] 吴有生,赵羿羽,郎舒妍,等. 智能无人潜水器技术发展研究[J]. 中国工程科学,2020, 22(6): 26-31. [4] 于立伟,王俊荣,王树青,等. 我国极地装备技术发展战略研究[J]. 中国工程科学,2020, 22(6): 84-93. [5] 朱安文,刘磊,马世俊,等. 空间核动力在深空探测中的应用及发展综述[J]. 深空探测学报,2017, 4(5): 397-404. [6] 陈荣江. 微型模块化反应堆陆战场能源保障应用历程及启示[J]. 中国工程科学,2020, 22(1): 146-152. [7] 章庆华, 马屹松, 李永华, 等. 小堆在核能战略中的拓展应用研究[R]. 北京: 中国核能行业协会, 2020. [8] 吴宜灿,李亚洲,金鸣,等. 第五代核能系统概念及其特征[J]. 核科学与工程,2021, 41(2): 201-210. doi: 10.3969/j.issn.0258-0918.2021.02.001 [9] International Atomic Energy Agency. Advances in small modular reactor technology developments - A booklet supplement to the IAEA advanced reactors information system (ARIS): INIS-XA--20K0995[R]. Vienna: IAEA, 2020. [10] 周培德,侯斌,陈晓亮,等. 小型反应堆技术发展趋势[J]. 原子能科学技术,2020, 54(S1): 218-225. [11] 余红星,马誉高,张卓华,等. 热管冷却反应堆的兴起和发展[J]. 核动力工程,2019, 40(4): 1-8. [12] 杜祥琬,叶奇蓁,徐銤,等. 核能技术方向研究及发展路线图[J]. 中国工程科学,2018, 20(3): 17-24. [13] 叶奇蓁. 中国核电发展战略研究[J]. 电网与清洁能源,2010, 26(1): 3-8. doi: 10.3969/j.issn.1674-3814.2010.01.002 [14] 叶奇蓁. 未来我国核能技术发展的主要方向和重点[J]. 中国核电,2018, 11(2): 130-133. [15] 马誉高,杨小燕,刘余,等. MW级热管冷却反应堆反馈特性及启堆过程研究[J]. 原子能科学技术,2021, 55(S2): 213-220. -
表(1)
计量
- 文章访问数: 2188
- HTML全文浏览量: 355
- PDF下载量: 714
- 被引次数: 0
