科学探索|第四代反应堆,核电的未来( 三 )


堆芯也非常紧凑,因为SFR有一个封闭的燃料循环 。也就是说,作为核反应的一部分,铀和钚在堆芯内被回收,使反应堆在两次燃料补充之间可以运行几十年 。
铅冷快中子反应堆(LFR)
铅冷快中子反应堆(LFR)是基于为俄罗斯核潜艇开发的反应堆设计,正如其名称所示,使用铅作为其冷却元件 。最新的版本在氮化铀而不是二氧化铀上运行 。与钠一样,铅提供了一个类似的被动安全系统,在核反应开始失控时自动进行调节 。
氟盐冷却高温堆(FHR)
氟化物冷却高温反应堆(FHR)是由氟化锂和氟化铍盐的熔融混合物而不是氦气冷却的高温反应堆 。这些反应堆的功率密度是使用TRISO-粒子燃料技术的高温反应堆的10倍 。与氦气冷却的反应堆相比,氟化盐允许反应堆在较低的温度下运行,未来的设计将使用“卵石”燃料 。
熔盐反应堆(MSR)
在熔盐反应堆(MSR)中,熔盐既是冷却剂又是燃料 。燃料不是被制成棒状、球状或卵石状,而是被混合到氟化盐中,流经石墨或类似的慢速中子生成器并控制反应 。
MSRs可以在更高的温度下运行,尽管这带来了腐蚀问题,所以设计倾向于更冷的版本 。然而,通过结合冷却剂和燃料,清除废物和引入新燃料比传统反应堆要容易得多 。
第四代以后
随着对无碳能源的需求增长,导致更多的核电站在世界各地建造,我们将看到这些第四代反应堆上线 。由于它们被设计为更便宜和更快地建造,它们很可能很快变得非常普遍 。但是第四代之后会是什么?第五代将是什么样的?
在许多方面,它们将是第四代反应堆的更先进版本,建立在上一代的经验教训上,但我们也可能看到新的核电站用于新的利基应用 。研究人员已经有计划建造在月球上使用的小型反应堆,并且正在进行技术研究,比如像蜡烛一样燃烧的核燃料,反应从一端开始,随着逐渐吞噬燃料而转移到另一端 。
我们还可能看到对核反应堆设计的其他方法的重新审视,这些方法是基于几十年前的实验,但由于更有前途的解决方案而被放弃 。其中一些被彻底放弃了,甚至该领域的专家对它们也只有模糊的了解 。现在,它们又被重新审视 。也许有一天,"核燃料"一词不仅意味着铀和钚,还意味着像钍这样不太为人所知的材料 。