先来介绍一下中科院关于核电宝的概念。核电宝就是一个缩小版的可移动的核电站,只有集装箱大小,却可以提供源源不断的电力,可以理解为一个超级充电宝。下面我们就来分析一下核电宝与现行普通压水堆核电站的区别及优缺点。
核电宝体积比较小,只有一个集装箱那么大,通过卡车就可以拉走,供电无需架设电网,哪里需要拉到哪里,因此特别适合给偏远山区、偏远军事设施等供电。
与普通压水堆采用水冷不同,核电宝采用铅冷技术。就是采用高温下的液态铅铋合金作为冷却剂(可以参照常温的水银)。
铅的化学性质很稳定,与空气、水、铀、钚等直接接触也不会发生反应,而且铅的密度比较大,热膨胀性能又很好,建立自然循环能力强,省去了普通压水堆核电站的主泵等设备,它在堆芯被加热后膨胀上升,流经蒸发器冷却又降温变重回到堆芯,整个过程只靠堆芯热量驱动即可,极大减少了体积和设备维护成本,增加了安全性。
现行主流压水堆都是热中子堆。热中子能量小,只能和铀-235反应,而铀-235在燃料棒中只占3%左右,剩余的铀238就都没有反应,成了废料。核电宝属于快中子堆,快中子能量高,可以和铀-238也发生反应,生成钚-239,而钚-239也是可以继续反应的,因此快中子堆对核燃料棒的利用率很高,核电宝也就可以实现装料一次,发电几十年的目标。同时,热中子堆产生的废料棒也可以拿来给快中子堆使用,极大减轻了乏燃料后处理的工作量。
当然核电宝目前也有一些缺点和待解决的问题,例如:
快中子堆每次启动时,需要高浓缩度的铀-235来点火启动,而铀-235的浓缩度一提高,性质就变了,高浓缩度的燃料棒是可以用来造核武器的,这就限制了核电宝的推广,也与核技术的和平利用理念相违背。并且核电站作为民用核技术,运营者很可能不是军方背景,因此如何监管首次启动所需的高浓缩度的铀-235燃料棒,目前还待解决。
核电宝采用的铅铋合金冷却剂,在运行时持续受热可以维持液态,而一旦出现意外受冷,就会变回固态,造成系统管道堵塞,这就很尴尬了,这个问题也必须解决。并且铅铋合金对系统管道的腐蚀性也比较大,可能燃料还没烧完,管道就被腐蚀的不行了。
综上所述,核电宝有很多优点,也有很多需要解决的问题。核电宝目前还停留在探索阶段,距未来大规模商用还有很长的路要走。不过,核电宝使人类找到一种新的能源获取途径,毕竟,我们永远不能停下探索的脚步。
“核电宝”是众多小型模块化铅冷快堆的概念之一,近年比较受重视,是第四代核反应堆概念。
前景较好,但发现需要时间。