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6年了,盖茨大叔终于为第四代核电技术找到了研发好归宿!
2015-09-24 17:29  · 来源:中国能源报  · 作者:赵唯/整理  · 责编:赵唯

  美国当地时间9月22日下午15点,在西雅图召开的中美省州合作研讨会上,中国核工业集团公司(简称中核集团)与美国泰拉能源公司(简称泰拉能源)签署了行波堆合作文件。

  对于泰拉能源董事长比尔·盖茨来说,此次的合作签署终于完成了他6年来的心愿,为第四代核电技术找到了试验田。

  ​资料显示,泰拉能源成立于2006年,位于华盛顿州的Bellevue(贝尔维尤)。该公司由比尔·盖茨参与投资创立,并亲自担任董事长,其联合创始人之一是微软前CTO Nathan Myhrvold,主要致力于研发一种新的核电技术行波堆,并计划于2020年前后制造出一台600MW的TWR反应堆模型。

  那么问题来了...行波堆技术是什么?

  据了解,行波堆(Traveling Wave Reactor)是一种满足四代核能技术要求和安全标准的金属燃料钠冷快堆,采用铀锆合金燃料,换料周期长并并可以大量使用贫铀,机组可利用率设计值高于90%,具有高效利用铀资源、减少乏燃料卸出量等优势。

  行波堆这一理论最早于1958年由物理学家范伯格提出,后来Intellectual Ventures公司获得了该技术的专利。传统核反应堆都需要添加核燃料并产生核废料,行波堆却可直接利用核废料进行再焚烧。行波堆在形成核裂变后,推动中子往复燃烧,形成行波状,因此得名。 与其他四代核电技术相比,行波堆甚至可以直接利用废弃的铀以及只需简单转化的核废料,完全封闭运行100年。它因此被称为“第四代”或者“四代半”技术。

  图为中核集团钱智民总经理与比尔·盖茨合影

  比尔·盖茨在协议签字结束后应邀发言时说,行波堆是泰拉能源将与中核集团联合开发的第四代核能技术,双方的合作将为中国和全球的清洁能源做出贡献。

  值得注意的是,这是中美两国政府在1985年签署核能合作协议30年以来,首次授权双方企业联合开发新一代核能技术,行波堆技术研发和实现规模化建设将有利于促进核能产业技术升级和可持续发展,为大力发展清洁能源和化石能源减排做出新贡献。

  据悉,中核集团目前正在筹建一个在理念上与行波堆非常相似的第四代“快堆”核电示范项目,即福建霞浦快堆核电示范项目。该示范项目计划在2017年底投入建设。项目功率为60万千瓦,目前正在进行相关招标。它有望成为中国首个快堆核电示范工程项目。

  多位业内专家认为,第四代核电技术商业化之路依然漫长,需要解决安全性与经济性的平衡等诸多问题,至少要花二三十年的时间。

  诸多国家拒绝行波堆合作,为何中国肯?

  据了解,比尔盖茨为了能为行波堆寻找试验田可谓费尽心血,在世界多个国家活动,但进展并非顺利。

  中国工程院院士、中国核工业集团公司快堆首席专家徐銤透露说,“法国 、日本 、印度和韩国等国都先后拒绝了其合作要求。”

  有专家表示,上述国家拒绝合作的主要原因在于其电力消费新增需求较小,不再需要新建大的电源工程项目,单靠小型新能源项目就可以满足,而核电项目装机规模比较大,投资也很大,需要较强的资金能力。相比之下,中国新增电力需求较大,未来能源的清洁化在很大程度上主要靠核电,核电的技术类型也比较多,在综合考虑下,最终选择愿意同泰拉能源合作,进行实验。

  盖茨为行波堆多次来中国

  早在2009年11月5日,盖茨就为行波堆技术专程来到了中核集团中国原子能科学研究院,了解中国实验快堆的情况。此外,他还见到了时任国家能源局局长的张国宝和时任中核集团科技委副主任黄国俊以及时任国家核电董事长王炳华 。最终,泰拉能源与国家核电签订了一份备忘录,就行波堆和其他先进核能技术开展技术交流与协作,并“推动双方企业和中美两国在核能领域的进一步合作”。随后,泰拉能源向国家能源局提交了一份合作计划建议书。

  2010年7月25日,比尔·盖茨向中国原子能科学研究院发来贺信,祝贺中国实验快堆首次临界,“我坚信你们会继续走向成功,同时在先进核能技术领域将会做出巨大的贡献。”

  2011年6月9日,孙勤和副总经理余剑锋会见了美国泰拉能源公司董事长比尔·盖茨一行,双方就中核集团和美国泰拉能源公司能源领域合作进行了洽谈。

  2011年12月2日,中核集团总经理孙勤在2011中国年度管理大会上发言时透露,比尔·盖茨与中国核工业集团正联合开发核能。“比尔·盖茨最近在干什么?比尔·盖茨在干核能,而且他干得很深了,他跟我们一起研究了一个新型反应堆,和中核集团联合开发。”

  2014年6月18日,中核集团董事长孙勤在北京会见了比尔˙盖茨一行。

  2015年2月9日,他以美国泰拉能源公司创始人兼董事长的身份在北京与国家发改委副主任努尔·白克力就全球核能发展、中美行波堆合作等事宜深入交换了意见。同日,比尔·盖茨还与中核集团董事长孙勤进行接触。第二天,国务院副总理汪洋在努尔·白克力的陪同下接见了盖茨。

  盖茨大叔谈行波堆技术展望

  盖茨大叔早在2013年接受《中国核工业》杂志采访时详细陈述了行波堆对未来核能技术以及全球能源经济的预期影响。回答内容如下↓↓↓

  "因为意识到对于一种安全、可再生、可靠的核能技术的需要,我们在2006年创立了泰拉能源,即使今天的核电站设计已经被证明是非常安全的,我们仍希望能够让它更加安全。

  为了使所有国家都能够利用核能,我们也希望可以解决核能长期以来成本较高、铀燃料难以获得,以及对于核武器扩散的担忧等问题。我们还希望解决如何处理已使用过的核燃料的问题。为了实现我们所有的目标,我们评估了所有已在理论上被研究和讨论过的核反应堆类型。然后,我们选择了行波堆,并创立了泰拉能源来发展这项技术。

  在过去的几年中,我们在推动行波堆的设计和工程方面,已经取得了极大进展,超越了传统的研发阶段。我们已采纳了从以前的参考电站汲取的经验教训。我们通过最先进的分析和工程工具,将研究和电站操作经验结合起来,并利用了来自世界各地领先专家和机构通过共同努力形成的成果。我们已完成核心的概念设计,并进展到工程设计阶段。我们也已经开始了许多关键材料和燃料的测试项目,以进一步增强对这一技术的信心。

  我们希望,通过与合适的合作伙伴合作,我们可以快速进入到工程的详细设计阶段。此外,我们希望,通过结合合作伙伴和我们的优势,在2023年前成功建造行波反应堆的示范堆。

  除了第四代反应堆设计中固有的安全性能提升,行波堆技术还能够利用贫铀并简化燃料循环过程。它可以大幅减少核废料,使乏燃料处置问题变得更简单。最终,它甚至可以使用已经使用过的轻水反应堆燃料,将其作为燃料来源,进而降低需要储存的乏燃料的量。

  鉴于所有这些原因,行波堆将会提高未来核电的经济竞争力,我相信这是一个有突破性的进展。通过我们与合作伙伴的通力合作,我们将实现向全世界提供安全、经济、环保和可持续的核能的目标。"

  延伸阅读:行波堆&盖茨的理想  

      2010年2月12日,比尔·盖茨在TED大会上描述了他的理想:在今后五十年中,研究低污染和无污染能源技术,把二氧化碳的排放量降低到零。

  比尔·盖茨使用数学公式描述理想:Co2=P×S×E×C

  其中,Co2是指二氧化碳总量,P代表人口(Population),S代表服务(Service),E代表能源(Energy),C代表单位能源排放的二氧化碳数量(CO2 generated by each energy unit) 。

  翻译成中文就是:二氧化碳总量=人口×服务×能源×单位能源排放的二氧化碳量。

  根据简单代数知识可知,公式右端的任何一项乘数为零时,都能使左端二氧化碳总量为零。

  比尔·盖茨认为,“变零”的希望,可能就在行波堆这种新型核反应堆技术,该堆不同于现有商业化的堆,它可以把现在的核废料当燃料用:一般的核反应堆通过燃烧铀235来获取能量,而铀235在天然铀中只占1%;相比之下,行波堆燃烧的则是天然铀中剩下的99%,即铀238。

  如果行波堆能够吃进去的是核废料,产出来的是无污染能源,那真是一举两得。

  内容综合自中核集团微信公众号、21世纪经济报道、成都晚报

  图片源自中核集团微信公众号

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