够中国用千年!我国攻克世界级难题,抢先美国建造“无限能源”
国际上一直有观点认为,中国铀矿资源不多,发展核能容易受制于人。全球争抢铀矿的同时,位于甘肃武威戈壁的钍基熔盐堆已经开始运行,为中国能源战略打开了一条新路。 传统核电使用铀燃料,其中只有不到1%能用来发电,其余大部分成为难处理的核废料。武威的钍基熔盐堆依靠在线循环技术,能把98%以上的钍燃料转化为电能。 按测算,1吨钍释放的能量相当于350万吨标准煤或200吨铀燃料。它的理论发电量约300亿度,打折
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国际上一直有观点认为,中国铀矿资源不多,发展核能容易受制于人。
全球争抢铀矿的同时,位于甘肃武威戈壁的钍基熔盐堆已经开始运行,为中国能源战略打开了一条新路。
传统核电使用铀燃料,其中只有不到1%能用来发电,其余大部分成为难处理的核废料。
武威的钍基熔盐堆依靠在线循环技术,能把98%以上的钍燃料转化为电能。
按测算,1吨钍释放的能量相当于350万吨标准煤或200吨铀燃料。
它的理论发电量约300亿度,打折扣后实际也能达到113亿度。
按全国一年约10万亿度用电量计算,不到900吨钍就能满足全国一年的用电。
中国钍储量丰富,仅内蒙古白云鄂博矿区就有140万吨。
这些钍过去作为伴生矿不受重视。
如果全部用钍基堆发电,可供使用1600年;
即使只替代现有核电的5%,也能用3万年。
安全方面,传统核电依靠复杂系统和人员值守进行主动防御。
钍基熔盐堆则把安全交给物理定律。
它需要外部中子源“点火”,一旦断电或发生地震,反应会立即停止,不会失控。
堆芯底部还设有固态冷冻塞,温度超标时会自动熔化。
含燃料的熔盐30秒内流入地下密闭罐并凝固,把放射性物质锁住。
整个过程不需要电力和人工,靠重力和热传导完成。
它产生的核废料只有传统铀堆的千分之一,毒性半衰期也从几十万年缩短到几百年。
钍基堆技术最早由美国研发,上世纪60年代橡树岭实验室就已开展相关研究,后来因材料腐蚀等难题放弃。
材料问题,同样是中国科研人员绕不开的一关。
深夜,研究人员仍在看数据。
有研究人员觉得白天的结果总还差一口气,问题还是出在材料上。
钍基熔盐实验装置能稳定运行起来,说明方向没有错,但温度一升高,材料就先撑不住了。
装置能运行起来,说明研究团队已经看见了路,但看见路不代表路已经走通。
熔盐堆要真正走向工程应用,材料、工艺、安全,哪一道关都绕不过去。
研究人员认为,这项研究最怕的是明明看见了问题,却不敢继续往前走。
2017年,以上海应用物理研究所徐洪杰团队为首的科研人员接手项目,开始逐一攻关世界级难题。
有研究人员问沈总工:“您说我们这一代人,能看到它真正建成的那一天吗?
”沈总工回答:“也许能,也许不能。
但我们不能因为看不到终点,就不走第一步。
”研究人员表示,那就把这一步踩得再实一点。
安装调试过程中,设备状态正常,但安装精度的复测结果还没达到最优,调试余量很窄。
基准要准,受力要匀,任何一点偏差都会被放大到整套支撑系统,不能靠侥幸补回来。
从2021年12月18日堆本体现场安装启动以来,团队就一直在比对方案、迭代工艺。
工况复杂,指标也硬,不是做到合格就够了,还要做到心里有底。
团队提出,这次要紧盯节点,极致把控,做到一次调试、一次验收、一次达标。
安装中,堆芯发现了微小异物,会给反应堆带来安全隐患。
有技术人员不接受逐层拆除的方案,认为那不是技术,而是认输,并请求再给一次机会,再去试一试。
取异物时,指挥人员一边指挥“往回撤两毫米,再往左偏一毫米”,一边提醒看见它不等于拿到它,要先稳住位置,手别压,靠线自己垂下去,左偏一点,停,再推半点,别急,先别收线,最后成功把异物吸住。
整个过程用时4小时21分钟,没有延误工期,也没有破坏堆芯。
险情过后,团队立即复工,迅速应战,对18个核心基准点逐一复测,确认基准点读数稳定,并再次确认屏蔽板的平面度和高度。
设备状态稳定,偏差在测量精度范围内。
2021年12月22日,堆容器支撑安装启动,这是项目的核心重难点工序。
对这支团队来说,达标不等于最好,合格也不是停下来的理由。
研究人员长期在一线工作,和家人很少见面。
一名研究人员在工作间隙给家里打电话,说想听听家人的声音。
孩子在电话里说不认识他,说他不是自己的爸爸。
家人解释孩子刚睡醒、认生,让他别往心里去,照顾好自己。
后续调试中,进场条件已经满足,撤离路线又确认了第四遍,监测点位正常。
指挥人员要求所有小组注意:今晚没有英雄主义,只有流程,按流程进,按流程停,按流程退。
窗口保持住、数据稳定后,检修一组进入准备状态。
在钍基熔盐堆升功率调试的前一天深夜,几位检修人员按照制定好的辐射防护措施,穿上防护服、戴上呼吸面罩,带着辐射监测仪和检漏仪进入作业间。
作业空间狭窄,还有泄漏风险,但他们不惧风险,按规定流程完成了检查,没有发现任何泄漏。
这时他们本可以准备离开,但为了不给后续运行留下任何隐患,他们按最严格的标准,对每一条焊缝、每一颗螺栓都做了检查。
没有人提前离开,也没有人缩短任何一个检查项目。
在团队看来,真正的勇敢,就是明知危险存在,仍然选择把每一件小事做到极致。
燃料盐入堆完成后,经过现场确认和状态确认,反应堆进入临界等待,随后宣布钍基熔盐 实 验堆达到临界。
有研究人员感慨,50年了,终于走到了这一步。
2024年6月17日,钍基熔盐实验堆首次达到满功率运行。
这一天正好是我国第一颗氢弹爆炸成功57周年纪念日。
这支科研队伍是一支平均年龄
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