近日,由西安交大核反应堆热工水力研究室秋穗正教授为负责人申请的国家自然科学基金重大研究计划重点项目获批(项目批准号:91326201,项目名称:钍基熔盐堆安全分析关键技术及非能动余热排出系统特性研究,项目批准经费500万元,研究期限为2014 年 01 月至 2017 年 12 月)。
该项目由西安交通大学牵头,联合中科院上海应用物理研究所和上海核工程研究设计院共同申请。本项目充分利用现有研究基础,深入开展针对钍基熔盐堆安全分析的关键技术研究,开发出高效、准确、通用性强的堆物理-热工耦合计算分析软件,建立可靠的钍基熔盐堆安全评价参数和标准,并结合高温热管技术,提出钍基熔盐堆新型非能动余热排出系统,进行系统瞬态特性分析和实验研究,对钍基熔盐堆进行综合、全面的安全分析及相关技术方案评价,增强钍基熔盐堆的固有安全性。本项目的实施可以为我国钍基熔盐堆的堆芯及系统设计和相关安全分析提供重要的理论依据和数据支撑。
该项目也是自2010年国家自然科学基金委启动“先进核裂变能的燃料增殖与嬗变”重大研究计划以来,西安交大核反应堆热工水力研究室获批的第3个资助项目(前两个项目信息为:[1]项目批准号91026023,钍基熔盐堆物理、热工耦合计算及安全性相关关键问题研究,负责人“秋穗正,研究期限:2011 年 01 月至 2013 年 12 月,[2] 项目批准号91126009,基于行波堆技术和核燃料增殖与嬗变关键基础理论研究,负责人,田文喜,研究期限:2012 年 01 月至 2014 年 12 月)。
钍基熔盐堆使用液体燃料,是与目前广泛研究应用的固体燃料反应堆完全不同的一种堆型。液体燃料反应堆和固体燃料反应堆几乎是同时起步的,但是两种反应堆的基本理念是完全不同的。固体堆的观念认为反应堆是一个机械堆,最终合理化原则是寻求简化的传热机理;而液体反应堆是一个化学堆,其最终合理化原则是寻求简化的燃料处理和再处理机制。从固体堆和液体堆的基本理念上来看,液体堆应该是更具可持续发展潜力的反应堆。与其它类型的反应堆相比,熔盐堆具有如下独特的优点:①固有安全性:从设计上避免了严重事故诸如堆芯融化事故的发生;②燃料循环特性:熔盐堆可以方便地进行多种燃料循环方式。③核资源的有效利用和防止核扩散;④可以采用布雷顿循环,发电效率高达45%~50%,并可用于高温工艺技术,诸如大规模制氢等。
研究内容:(1) 钍基熔盐堆物理-热工耦合方法和计算方法研究;(2)钍基熔盐堆安全特性分析及评价研究;(3)钍基熔盐堆新型非能动余热排出系统概念设计研究;(4)钍基熔盐堆新型非能动余热排出系统瞬态特性研究;(5) 钍基熔盐堆新型非能动余热排出系统实验研究;
本项目研究团队包括:(1)西安交通大学核反应堆热工水利实验研究室(NUTHEL),在本项目主要承担:钍基熔盐堆物理-热工耦合方法和计算方法研究及钍基熔盐堆新型非能动余热排出系统概念设计及实验研究。(2)中国科学院上海应用物理所,在本项目中主要承担钍基熔盐堆物理热工耦合方法以及系统安全特性分析研究。(3)上海核工程研究设计院研发中心,在本项目中主要承担钍基熔盐堆钍基熔盐堆方案及安全分析工作。
本项目国际合作与交流:(1)与美国麻省理工学院MIT合作开展关于高温氟盐冷却堆(FHR)安全分析合作。(2)与美国加州大学伯克利分校UCB合作开展高温熔盐堆系统的非能动安全余热排出系统实验研究。(3)与德国卡尔斯鲁厄大学KIT合作开展针对熔盐堆进行堆芯设计分析及基准题验证合作项目