泰拉能源公司(TerraPower)的“行波反应堆”概念得到了微软的比尔·盖茨的支持,并得到了共和党总统候选人乔恩·亨茨曼(Jon Huntsman Jr.)的认可,并且获得了奥巴马总统的能源部的积极回应。
泰拉能源公司的技术顾问罗杰·雷诺兹(Roger Reynolds)说,如果与外国赞助商的谈判成功完成,该项目将前往海外进行下一个关键步骤。
这家位于华盛顿州贝尔维尤的初创公司表示,它已通过超级计算机模拟验证了其慢速燃烧反应堆背后的理论,现在需要建造一个反应堆的试点版本,以评估堆芯中的金属燃料包壳如何承受数十年的放射性轰击。
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该反应堆的设计使其无需加注燃料即可运行40年或更长时间,因为它会稳步消耗其大部分原始燃料。该公司表示,因此,它保持完好无损,消除了人们对长期乏燃料存储或在燃料加注或燃料后处理过程中核材料被盗的担忧。
雷诺兹说,该工厂不会在美国建造。
雷诺兹在一次采访中说:“我们已经与中国人、俄罗斯人、印度人和法国人进行了交谈。我们有一个积极的计划,我们认为重要的是建造一些东西并积累数据,以便我们最终可以在美国建造它们。在2015年破土动工,并在2020年启动,这比我们目前的[美国]监管结构所能支持的更为积极。”
除了其独特的燃料循环外,泰拉能源公司的设计还采用了一种高温液态金属堆芯冷却技术,该技术适用于具有“快”中子活性的增殖反应堆,而不是当今以水冷却系统减慢中子速度的占主导地位的反应堆。泰拉能源公司希望与积极追求快堆、增殖堆技术的国家合作。“现在美国没有,”他指的是美国。
“增殖和燃烧”过程
泰拉能源公司的设计和其他一次性反应堆设计使用“增殖”和“燃烧”过程。该公司首席执行官约翰·吉勒兰(John Gilleland)最初将其反应堆比作一支闷烧的香烟或雪茄,其中一个缓慢移动的裂变阶段像波浪一样穿过燃料堆芯移动,产生中子以维持逐渐推进的链式反应,同时消耗大部分燃料。
随着研究计划的演变,泰拉能源公司的方案也发生了变化。泰拉能源公司官员说,在新版本中,波浪不会移动,而是保持静止,燃料材料在反应堆内的增殖和燃烧区域内来回移动。在这种新方法下,反应堆仍然可以密封运行40到60年而无需重新打开,雷诺兹说。
雷诺兹曾是法国核开发商阿海珐公司在美国的首席技术官,他说,最大的工程挑战是用于包裹燃料的金属合金的耐久性。试点工厂将使泰拉能源公司能够评估辐射损伤对专用不锈钢合金的影响,以记录其生存能力。
雷诺兹说:“我们相信这种材料可以承受[高辐射冲击],但没有数据可以证明这一点。因此,工程演示的任务之一就是积累该演示的数据。”
“这是最大的挑战。其他一切我们都知道如何做。”雷诺兹补充说,泰拉能源公司最初的目标并不是证明快增殖反应堆可以摆脱其麻烦的过去。
雷诺兹说:“我们不是为了建造而建造快堆。”他说,这种方法是对盖茨和微软前首席技术官内森·梅尔沃德(Nathan Myhrvold)制定的更大目标的响应,他们的组织智力风险投资公司(Intellectual Ventures)开发了泰拉能源公司的概念。
概念源于对抗贫困
雷诺兹说:“他们问,新科技可以解决哪些世界上最大的问题?他们最终确定的问题是贫困。”
雷诺兹说:“如果没有足够的能源,就无法真正解决贫困问题。如果没有能源,你就无法养家糊口;你无法建造学校或医院;你无法缓解所有与贫困相关的问题。那么,如何在不加剧全球变暖的情况下产生大量能源?”他说,这是问题。“他们研究了所有替代方案,最终选择了核能。”
雷诺兹说,泰拉能源公司希望今年或明年能为试点工厂找到一个政府合作伙伴。
在亨茨曼担任美国驻华大使期间,他对泰拉能源公司与中国的合作方式感到沮丧。他在去年的一次美中能源峰会上说:“目前,美国这里的监管环境意味着仅认证设计就需要数十年。通过与中国人合作,他们可以在该技术得到验证后,在全球范围内推进和商业化该技术。”
为了回应国会议员日益增长的兴趣,核管理委员会(NRC)为泰拉能源公司提出的小型模块化核反应堆制定了许可路径。美国核管会已开始与巴布科克·威尔科克斯公司(Babcock & Wilcox Co.)讨论其拟议的mPower模块化反应堆设计,该设计目前正在由田纳西河谷管理局(Tennessee Valley Authority)考虑在田纳西州的克林奇河(Clinch River)地点进行建设。
美国核管会官员预计,mPower设计将是第一个寻求许可批准的设计,委员会可能会在2020年之前完成对克林奇河mPower项目的审查。与泰拉能源公司的概念不同,mPower反应堆依赖于美国核管会工作人员已经深入研究了几十年的先进轻水反应堆冷却技术。
能源部核能项目负责人彼得·里昂(Peter Lyons)在3月份对众议院拨款小组委员会表示,能源部正在寻求为2012财年的两个模块化反应堆项目提供资金:6700万美元用于许可示范项目,3000万美元用于审查先进模块化反应堆概念。
前往中国安家?
泰拉能源公司可能有资格获得后一个项目的支持。里昂说:“我正在尝试区分我们认为可以很快部署的小型模块化反应堆类型……与更先进的类型,而盖茨先生提出的想法肯定属于更先进的类型。非常有趣,但绝对是更先进和更长期的。”
雷诺兹说,泰拉能源公司不能在队伍后面等待。“我们必须建造一些东西,以便我们可以了解它们的工作原理以及为了优化成本需要做些什么,”他说。泰拉能源公司尚未对其反应堆的成本进行估算,但表示其目标是以与西屋AP1000反应堆相同的成本或更低的成本发电。这是佐治亚州拟议扩建的沃格特核电站以及美国其他公用事业长期计划中的反应堆项目所选择的反应堆。
泰拉能源公司希望建造的示范反应堆不在能源部的预算范围内。雷诺兹说,成本“低于70亿美元,高于10亿美元”。
这需要一个政府实体——可能在中国——来完成这样一个规模的项目。美国技术专家指出,这种支持不可避免地会附带条件,通常是关键技术的共享。雷诺兹说,泰拉能源公司并不期望失去对其流程的独家控制权。“我相信那里[在中国]有使用快堆技术来扩大其能源基础并提高其能源安全地位的愿望。但这并不妨碍美国也做同样的事情,”他说。
他说:“我们打算在美国建造这些反应堆,但不是第一个。”他说,在这个国家赢得监管批准的最佳方法是建造一个反应堆。“然后你就可以获得数据,证明‘这是你能做的,这是它有效的证明。’”
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