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先进反应堆成英国核电发展基石

2015/2/9 10:38:14
文章来源:网络

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  英国的反应堆技术起步早,具备深厚的研发实力,有着明显的技术储备优势,且英国通过一系列的开发计划积累了丰富的反应堆研发经验。从早期反应堆开始,英国先后在商用堆、快堆、高温气冷堆、重水堆以及聚变反应堆方面进行了研究,这对未来中英双方在反应堆技术层面的交流与合作提供了巨大空间。

  早期反应堆。英国建立了西欧的首批反应堆,即低功率石墨能实验性反应堆(GLEEP)和英国实验性反应堆(BEPO)。1947年8月,GLEEP在哈威尔(Harwell)建立起来,而BEPO则于1948年建立。在1947年,两座大型钚生产反应堆——温斯凯尔(Windscale)#1和#2也相继投入建设。

  商用堆。英国是第一个通过建设科尔德霍尔(CalderHall)反应堆以实现核电商业开发的国家。1956年,基于CalderHall反应堆技术的核电站建成,该核电站从投入建设到落成仅仅用了二年时间。二十世纪六十年代,在英国本土建成的核电站共7个,包括14座镁诺克斯(Magnox)反应堆,其总发电能力为4800MW。此外,在日本的东海村(TokaiMura)和意大利的拉蒂纳(Latina)建立的单个反应堆站,也都采用了当时世界最先实用化的英国制的石墨减速二氧化碳冷却型反应堆。

  快堆。1955年,快速反应堆研究中心在北苏格兰的敦雷(Dounreay)成立了。敦雷(Dounreay)快速反应堆(DFR)建于1955到1959年间。起初,该反应堆只是用于快速反应堆的核试验,而后在1963年,DFR开始向电网供电,一直运行到1977年。英国的另一种快堆——原型快速反应堆(PFR)是一种池式快速反应堆,它使用钠冷却剂和铀-钚混合氧化燃料。PFR是该领域技术一个非常成功的示范,它建于1966年到1974年间,并于1976年到1994年并网供电。

  在国际合作方面,英国与法国及德国合作,开始计划和落实“快速反应堆计划”,该计划使三国共同完成和验证了欧洲快速反应堆的概念设计。该计划开始于1988年,于1994年完成,它在原型快速反应堆(PFR)、凤凰堆(Phénix)和超级凤凰堆(SuperPhénix)运行方面积累了广泛的经验,成为当时世界范围内最为先进的反应堆概念设计。

  高温气冷堆。由英国原子能管理局(UKAEA)负责经济合作与发展组织(OECD)的龙堆计划是英国高温气冷堆技术的代表。该计划是建设一座实验性高温气冷堆——即利用石墨慢化剂、氦冷却和三结构同向性型(TRISO)包覆颗粒燃料的高温气冷堆的技术试验。该反应堆于1962年在温弗里思(Winfrith)的英国原子能管理局场地完成,发电能力达到20MW,但是由于它主要用于燃料和堆芯的开发,一直并未投入发电生产。

  重水堆。英国还开发了先进的重水慢化反应堆。温弗里思(Winfrith)的蒸汽重水堆(SGHWR)建于1963年到1968年间,并一直运行到1990年。后来,出于经济因素的考虑,英国决定采用PWR设计来取代这种类型的反应堆。

  聚变研究。英国在聚变研究方面投入了相当可观的经费支持。1960年,热核聚变研究中心在卡尔汉姆(Culham)成立。英国一直坚持在卡尔汉姆中聚变能中心(CulhamCentreforFusionEnergy)进行磁约束热核聚变研究。英国政府和欧盟(EU)每年投入约一亿英镑的经费来支持欧洲联合环(JET)设施以及国家小型托卡马克核聚变技术计划。

  近年来,世界各国提出了许多新概念的反应堆设计和燃料循环方案。英国、美国等总共十个有意发展核能利用的国家于2000年组成了“第四代国际核能论坛”(GIF),并签署相关合约,共同合作研究开发第四代核能系统(GenⅣ)。第四代核能系统采用最新一代核反应堆,预计在2030年实现商用化,使其安全性、经济性、防核扩散能力等方面得到显著提高。目前中国尚处于第三代反应堆的制造建设中,第四代反应堆的研发还需先进技术支援。而反应堆技术研发起步早,具备深厚技术研发实力以及技术储备优势的英国,则可以给中国提供有力帮助,未来中英双方在反应堆技术层面的交流与合作存在巨大空间。

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