美国泰拉能源CEO访谈:美国需不断进行核能创新

作者:365体育官网发布日期:2020-02-13 17:19

  北极星核电网讯:日前,泰拉能源公司(TerraPower)首席执行官Chris Levesque在接受采访时表示,泰拉能源公司目前不仅正在开发两款第4代反应堆设计,而且也在进行材料测试和放射性同位素生产研究。

  该公司由比尔·盖茨创立,已在短短几年内从单一先进堆设计开发商转型为在众多核能关键领域全面开花的综合型创新企业。泰拉能源不仅将业务拓展至医用同位素制造、工艺热应用研发,以及先进堆设计建模软件部署等领域,同时还在进行行波堆(TWR)研发工作。此外,该公司还正与多家美国企业合作开发氯化物熔盐快堆(MCFR)设计。

  (来源:微信公众号“中国能源研究会核能专委会” 编译自NucNet ID:CERS-NEPC)

  行波堆的特点在于能够利用铀浓缩过程中产生的废物——贫化铀制成的燃料。目前,行波堆原型堆堆芯概念设计已完成,但进展并不顺利。2018年,出于对贸易政治和核不扩散问题的担忧,美国政府终止了泰拉能源与中国的合作关系。

  该公司首席执行官Chris Levesque表示,有不少人认为美国政府的决定宣告了行波堆项目的终结。他指出,泰拉能源曾与中方建立合作关系并计划在8年内建成示范堆,而如今该公司正设法在美国本土重启行波堆示范堆建设项目。

  Levesque虽未提及行波堆美国示范项目的时间表,但对公司发展愿景作了简单描述。他表示,首台机组预计为1台装机容量为300 MWe的示范机组,将与公共或私营机构合作建设。目前,该公司正设法争取在美国能源部(DOE)下属国家实验室内建造该机组,以便DOE将其作为研究堆并签发许可证。至于与中方合作的终止,Levesque表示,行波堆具有防扩散属性,因此希望政府出台合理政策,以便于该公司寻求出口机遇。

  鉴于部分国家在先进核技术领域的投资额远超美国,美国将面临来自这些国家的严峻挑战。美国国会在关键核技术项目上的拨款仅为百万级,而其他国家已达到十亿级。据了解,2018年,中国正式启动一项20年计划,计划总投资30亿美元用于熔盐堆的各类设计研发。2019年12月初,俄罗斯西伯利亚化学联合体(SiberianChemical Combine)与Titan-2公司签署了一份价值4.12亿美元的合同,根据合同,Titan-2公司将在俄罗斯谢伟尔斯克(Seversk)厂址建设和安装Brest-OD-300铅冷快堆设施。

  Levesque表示,如果美国在核领域停滞不前,那么将失去领先地位。加拿大、英国和日本等国已经开始在该领域进行投资,俄罗斯和中国则已遥遥领先,这让美国备受压力。

  至于氯化物熔盐快堆,Levesque称,泰拉能源对该堆型的成功很有信心。在上世纪五、六十年代,橡树岭就建造过熔盐堆。目前,泰拉能源正与多家公司一起合作开发该堆型设计,且该项目还将获得DOE的6千万美元拨款。氯化物熔盐快堆既是对行波堆项目的补充,同时也具备以较低成本实现超高温安全运行的潜力。这意味着该技术不仅可用于发电,还可用于工艺热及热储存等其他潜在市场。

  目前氯化物熔盐快堆研发的重点之一是建立测试循环。泰拉能源计划于2020年开始在造价为2000万美元的测试循环设施中进行测试。为便于进行循环测试,研发团队正在扩大熔盐制造流程的规模。该测试循环生成的数据可用于为反应堆许可证签发所需的热水力学和安全分析流程提供验证依据。此外,泰拉能源还认为,氯化物熔盐快堆还可设计并建成为装机容量为2~10MWe的微堆。不过据Levesque透露,目前还难以确定微型氯化物熔盐快堆的功率等级。

  泰拉能源希望将商用堆从开建到投运的工期缩短至2~3年。DOE表示,氯化物熔盐快堆与其他复杂反应堆概念相比在精简性、燃料循环和防扩散属性方面都具有独特优势,并能带来显著的安全、性能和经济效益。氯化物熔盐快堆具有业内称为“无须照看的安全设计”,即无须任何电泵设备即可实现停堆,以防止燃料熔毁。如果发生失冷事故,燃料盐将从反应堆堆芯流出,从而以非能动方式停堆,并通过自然循环消除衰变热。

  泰拉能源还致力于另外两个领域的研究,并计划取得商业成果:一个是通过寻找化石燃料替代资源实现发电行业的脱碳化,另一个则是关于工艺热的生产和使用,其中工艺热泛指在工业生产中使用的各种类型的热传导技术。Levesque表示,有必要利用核能热来替代燃煤或天然气等化石燃料所产热能(多用于钢筋和混凝土制造过程),也有必要拓宽视野,寻找使反应堆从单一供电系统转变为供热系统的方法。

  在泰拉能源正在进行的众多项目中,其中一项是利用工艺热将燃煤制成高科技碳材料。用这种方法制成的碳纤维具有独特属性,可作为航空航天、汽车、运动产品等众多应用领域的理想材料。目前,泰拉能源实验室正在进行特殊合金和材料的相关测试,以确定该材料是否能够承受先进堆内的高温及辐射。

  然而,该测试也面临艰巨挑战。轻水堆堆内温度约为300℃,而行波堆堆内温度可达500℃,氯化物熔盐快堆堆内温度甚至高达700℃。该研发领域的衍生物还包括建筑材料和制造方法研究。此外,泰拉能源目前也在探索熔盐的热储存潜能。

  目前,泰拉能源还正在从事医用同位素生产,以期通过开发先进放射性同位素发生器来为医学研究提供支持,这些同位素发生器能够提取具有拯救生命潜力的稀有同位素。例如,该公司正在研究如何从橡树岭国家实验室(OakRidge National Laboratory)贮存的剩余铀-233中提取锕-225(ACT225)。该同位素可用于癌症患者的靶向治疗。

  Levesque表示,新型医用核同位素的开发既彰显了核科学的价值,也证明了美国在这一关键领域的领先地位。如果美国由于对核科学的投资不足而失去该领先地位,那么整个国家的劳动力素质和供应链稳定都将受到影响。而且,更为重要的是,除发电以外,核科学还能够带来许多附带利益。据悉,制药公司对ACT225的低成本生产非常感兴趣。

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