介紹
西屋電氣公司是全球核電技術(shù)開發(fā)和商用的領(lǐng)導(dǎo)者，現(xiàn)已制定了創(chuàng)新計(jì)劃，幫助在役電站降低成本和提高效率，同時(shí)不斷致力于開發(fā)新一代技術(shù)以滿足全球市場(chǎng)需求。為此，西屋公司正在開發(fā)名為eVinci™的新一代微型反應(yīng)堆，以滿足偏遠(yuǎn)山區(qū)、極地礦區(qū)等分散式發(fā)電市場(chǎng)的需求。
eVinci™微型反應(yīng)堆的主要特點(diǎn)是價(jià)格合理、性能可靠、用途多樣、安全可靠，生產(chǎn)可持續(xù)的能源，并具有無與倫比的安全性和抗核擴(kuò)散能力。
背景
核能提供的是可靠、經(jīng)濟(jì)型、清潔、無碳排放的能源。然而，分散式發(fā)電市場(chǎng)的需求與集中式發(fā)電市場(chǎng)的需求大相徑庭，因此，西屋公司選擇熱管反應(yīng)堆作為滿足市場(chǎng)需求的理想技術(shù)，且其優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)
西屋公司的eVinci™微型反應(yīng)堆采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)來提高反應(yīng)堆的安全功能。其獨(dú)特的反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì)是由一個(gè)堅(jiān)固的鋼制整體結(jié)構(gòu)，以及熱管和燃料芯塊通道組成�？紤]到效率和冗余，堆芯中的每根燃料細(xì)棒均與三根熱管相鄰�？傮w而言，整個(gè)反應(yīng)堆堆芯的熱管與燃料是1比2。大量的堆芯內(nèi)熱管用于提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。此外，通過配置了衰變熱交換器的熱管還可帶走衰變熱。
在核反應(yīng)堆中使用熱管是一項(xiàng)新型技術(shù)，在商用核能也將是首次嘗試，但液態(tài)金屬熱管應(yīng)用是成熟的技術(shù)，大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)庫可以支持該技術(shù)在商用核電站中的應(yīng)用。這三種部件的結(jié)合造就了獨(dú)特且簡(jiǎn)單的eVinci™微型反應(yīng)堆概念。
在反應(yīng)堆系統(tǒng)中使用熱管解決了當(dāng)前第二代和第三代（在某種程度上包括第四代概念型反應(yīng)堆）商用核反應(yīng)堆中存在的部分最棘手的反應(yīng)堆安全問題和可靠性問題，特別是冷卻劑喪失的情況，熱管在相對(duì)低壓——低于一個(gè)大氣壓下，以非能動(dòng)模式運(yùn)行。每根獨(dú)立的熱管內(nèi)含少量的工作流體，這些流體被裝在完全密封的鋼管中。由于沒有主冷卻回路，所以也不需要目前在所有商用反應(yīng)堆中可見的機(jī)械泵、閥門或大直徑的主管道。熱管以連續(xù)等溫蒸汽/液體內(nèi)部流動(dòng)的方式，簡(jiǎn)單地將熱量從堆芯內(nèi)蒸發(fā)器傳遞至堆芯外冷凝器。此外，熱管提供了一種全新的獨(dú)特方法，從反應(yīng)堆堆芯中帶走熱量。
eVinci™微型反應(yīng)堆主要目的是產(chǎn)生電能和熱能。該設(shè)計(jì)采用了主熱交換器，其以環(huán)形管的形式圍繞著熱管的堆外冷凝器，熱管的進(jìn)出口腔室位于冷凝器的兩端。該反應(yīng)堆堆芯可以不間斷運(yùn)行10年以上，且無需換料。
西屋公司的設(shè)計(jì)目標(biāo)和新穎的組件應(yīng)用可避免當(dāng)今商用反應(yīng)堆可能遇到一些主要的常規(guī)事故工況， 其中包括：
冷卻劑流量缺失
一次側(cè)冷卻劑損失事故
由水進(jìn)入堆芯而引起的正反應(yīng)性注入
高壓破裂和噴射
由于控制棒彈出引起的正反應(yīng)性注入
電廠停電
路線圖
該研發(fā)的技術(shù)發(fā)展目標(biāo)是在六年內(nèi)開發(fā)并驗(yàn)證eVinci™微型反應(yīng)堆。由于微型反應(yīng)堆的各個(gè)組件的尺寸較小且技術(shù)已就緒。該項(xiàng)目的首個(gè)重要里程碑是研發(fā)出原尺寸的示范機(jī)組，以便在2019年之前縮小技術(shù)差距并展示其可制造性。然后，將構(gòu)建并驗(yàn)證核燃料的系統(tǒng)整體試驗(yàn)，在2024年之前獲得eVinci微型反應(yīng)堆的商業(yè)拓展資格。
優(yōu)勢(shì)
基于市場(chǎng)需求和廣泛的商業(yè)核經(jīng)驗(yàn)，西屋公司選擇了熱管反應(yīng)堆技術(shù)作為分散式能源發(fā)電的首選。eVinci™的主要優(yōu)勢(shì)包括：
堅(jiān)實(shí)的堆芯：
封裝燃料可顯著降低核擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)
由于強(qiáng)烈的負(fù)溫度反饋，可以實(shí)現(xiàn)固有的堆芯安全
熱管：
無需反應(yīng)堆冷卻劑泵和所有相關(guān)的輔助系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)緊湊封裝和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)
可以調(diào)節(jié)內(nèi)在的熱負(fù)荷，便于更簡(jiǎn)便的自動(dòng)負(fù)荷跟蹤運(yùn)行
可以在更高溫度下運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)更高效的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和高品質(zhì)工藝用熱
熱管和固態(tài)堆芯共同造就eVinci™微型反應(yīng)堆成為最小化運(yùn)行部件的“固態(tài)反應(yīng)堆”，這是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命分散式發(fā)電裝置的可靠性和免維護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
