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核能作为人类历史上的一项伟大发现,应用领域非常广泛,其中最常见的形式就是核能发电——核电提供了全球约10%的电力供应。核能能量密度高,1千克铀235全部裂变释放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧释放的能量,并且高效清洁。但我们所熟知的核电站占地面积大,有的相当于上百个足球场大小。其实,还有很多不同类型的核能应用与人们生活相关,“体型”更小的反应堆就是一类。下面就带您从陆、海、空、天不同维度来认识一些有趣的小型核反应堆。
有一类小型核反应堆被称为小型模块化反应堆。所谓模块化,指的是部件模块化建造。模块化出厂的部件可以使反应堆的建设如同搭积木,能大大缩短核设施的建造周期以及检修过程。更小的体积、更快的建设周期以及更简易的运行,使这种反应堆的灵活性得到极大提高。按照需要,这种小型反应堆可快速部署在偏远地区、海岛等地,提供电力、取暖、海水淡化、制氢等用途。
当反应堆的体积缩小至一定程度,还可用大型车载或船载,以实现移动化。其中最典型的是核动力航母与核动力潜艇上的核动力堆,核能提供的持久强劲动力可使其航行持续能力成数量级增加。1954年,世界上第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号建成,将凡尔纳的幻想变为现实,开启了核动力舰船发展的新纪元。如今,舰船小型反应堆的发展步入多功能民用时代,如俄罗斯KLT-40s型船舶用小型堆,不仅可为船舶提供动力、电力供应,还可进行海水淡化,甚至破冰等。其中,仅破冰这一项便极具商业前景。如果北极航路能够打通,船运航程将大为缩短,对我国发展具有重要战略意义。
在空、天领域的应用中,小型核反应堆同样大显身手。
上世纪的美国、苏联军备竞赛,将小型核反应堆的应用拓展到了核动力飞机。当时,美国改装了当时世界上最大的B36战略轰炸机,而苏联改装了图95M大型轰炸机,两者都装载了核动力装置,并进行了相应实验。但因实战性价比不足以及技术问题,该类研究没有深入进行。
而在航天领域,人类正在对小型化的核反应堆开展更多范围、更深层面的应用研究。首先是太空核电源。航天器上的电源多采用太阳能或化学能,无法完全满足深空探索的需要,只有核能可以胜任此任务。最常见的太空核电源为同位素(如钚-238)热/电源,以及核反应堆电源。同位素热/电源形式多样,都是通过衰变放热转换或产生电能。而空间反应堆电源较早的类型有美国的SNAP-10A和苏联的BUK和TOPAZ。其中,较成功的BUK反应堆电源采用铀钼快堆,电功率约为3千瓦,使用液态金属冷却。1970年至1988年间,苏联共发射了32个携带BUK的海洋监视卫星。2012年,美国洛斯阿拉莫斯实验室提出了Kilopower项目,用以开发新一代更加小型的空间反应堆。Kilopower采用铀-235堆芯,利用高效斯特林发动机转换输出千瓦级别电力,体积仅有纸篓大小,但几台Kilopower即可为一座空间站提供所需电力供给。
我们的目标是星辰大海,探索浩瀚宇宙,进入无垠深空,这其中少不了核动力推进器的一席之地。早期核动力推进以核热推进为主,利用核裂变释放能量加热工质,加热的工质高速喷出喷管产生推动力,如美国早期的NERVA,以及苏联的RD-0410发动机。但由于化学火箭可满足当时需求,热核推进技术一度得到搁置。
进入21世纪,为推进载人登陆火星任务,美国、欧盟及俄罗斯开展了大功率电推进技术研究,推出了核动力搭配电推进系统。它的工作原理是,利用核反应堆及热电转换系统产生电能,使工质电离化,产生带电粒子,在电场或电磁场作用下高速喷出喷管,产生反推力。与当前化学推进器相比,它的比冲提高了1个数量级以上。可见,核动力推进将帮助人类真正揭开星际远征时代。
此外,还有为人类健康保驾护航的医用同位素生产堆、各类研究堆以及探索阶段的聚变堆等。随着时代发展以及科技工作者们的不懈努力,相信核能将在陆、海、空、天有更为广阔的应用,更好地为人类服务。
(作者系中国核科技信息与经济研究院工程师)
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土耳其TRT通讯社3月25日报道,土能源和自然资源部长AlparslanBayraktar在俄罗斯索契举行的国际ATOMEXPO-2024论坛上表示,“阿库尤正在同时建造四座反应堆,我们的目标是在2035年达到7.2吉瓦核电容量,2050年达到20吉瓦核电容量。”
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法国能源转型部长阿涅斯·潘尼尔-鲁纳切尔(AgnèsPannier-Runacher)接受媒体采访时表示,为了重振民用核工业,法国政府将向国会提交“能源主权法案”,内容包括建设六座以上的EPR(欧洲压水堆)核电机组。自2022年2月马克龙总统宣布重新启动核电以来,法国政府酝酿建造6座新EPR反应堆和以及8座备选反应
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【据世界核新闻网站2023年10月30日报道】近日,阿根廷国家原子能委员会(CNEA)与阿根廷核电公司(NASA)签署一项框架协议,前者将为后者的CAREM-25模块化小堆建设项目提供技术支持。CAREM-25是阿根廷第一种自主设计和开发的小型压水堆,装机容量为3.2万千瓦,可用于发电或海水淡化,也可用作研究堆。
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开栏语能源产业是国家基础性、战略性、全局性产业,为社会经济发展提供不竭动力。习近平总书记始终高度重视能源领域高质量发展与高水平安全,作出要积极稳妥推进碳达峰碳中和、深入推进能源革命、加快规划建设新型能源体系、确保能源安全、积极参与应对气候变化全球治理等一系列重要部署,为新时代中国
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2024年4月3日19时08分,中国广核集团广西防城港核电站4号机组核反应堆首次达到临界状态,标志着机组正式进入带功率运行状态。4月2日11时18分,华南监督站监督员现场检查核实后,正式签字释放4号机首次临界控制点。4号机组开始执行反应堆达临界操作,经过控制棒提升、硼浓度稀释、提棒达临界等过程,4号
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据南非商业科技网站12月12日报道,南非能源监管机构(Nersa)已批准该国额外采购2500兆瓦核能发电容量,以应对轮流停电,预计第一台机组将于2032/2033年投入运行。南非总统府电力部长拉莫豪帕表示,伴随国家电力公司(Eskom)机组老化,南非急需额外的发电能力,而核能发电是最便宜、最安全和最可靠的
12月9日,中国电机工程学会核能发电分会年会在北京召开。会议发布了《中国电力工业史—核能发电卷》(以下简称《核电史》)。中国科学院院士詹文龙、中国工程院院士于俊崇出席并作讲座。国家电投董事、总经理、党组副书记栗宝卿,中国电机工程学会副秘书长申彦红,中国核学会理事长王寿君,中国核能行
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近期,韩国产业通商资源部召开电力政策审议会议并敲定了《第十次电力供需基本计划》。根据计划,2030年核电发电量在韩国整体发电量中所占比重将升至32.4%,其后依次是LNG(22.9%)、可再生能源(21.6%)、煤炭(19.7%)、氢能和氨气(2.1%)以及其他(1.3%)。2036年核电比重较2030年将进一步提升2.2个
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全球性能源短缺和价格高企缺愈演愈烈,欧盟成为了能源危机的焦点。能源危机席卷欧洲,能源立场本就不同的欧盟各国之间的分歧进一步被放大。
加纳核电公司(NPG)总经理斯蒂芬·亚莫亚博士2021年8月26日表示,加纳首座核电厂将于2030年投运。
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