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核燃料领域迎50年来最大变革 引发中美齐关注

包括中国在内的多个国家正在把目光投向新一代核燃料系统的研发。与现有核燃料相比,它的主要优点是,能够在较长时间内抵抗严重事故工况。

中国核能巨头中广核向天和网记者提供的一份材料显示,6月23-24日,由国家能源局主办,中广核承办的“2016事故容错燃料技术国际研讨会”在深圳举行。出席该会议的有“中国、美国、韩国等国家和地区的150余位专业人士。其中,美国是世界级核电列强。

上述材料显示,事故容错燃料(Accident Tolerant Fuel, 下称“ATF”)是为提高燃料元件抵御严重事故能力而开发的新一代燃料系统,与现有核燃料相比,它能够在较长时间内抵抗严重事故工况,同时保持或提高其在正常运行工况下性能的新型燃料系统。

据出席该会议的美国工程院院士、美国白宫核能领域政府顾问Steven Zinkle介绍,ATF技术是近50年以来核燃料领域的一次重大技术革命,是美国能源部未来10年在核燃料领域投资和研发的重点,美国主要核能机构均已投身其中。

Steven Zinkle还称,ATF在国际核能界业已掀起一股科技研发热潮,正深刻改变核能科技的发展方向,ATF是核安全“游戏规则”的改变者;ATF技术具有巨大的潜力和优势,过去5年的研究结果表明,采用ATF技术研制的新型核燃料有望于2022年前后在商业反应堆中测试并推广。

出席该会议的中国工程院院士、中国核学会理事长李冠兴则称,ATF技术是超高安全核能系统的未来,是全球核能行业面临的一次机遇。

天和网记者对公开资料进行梳理发现,ATF是后福岛时代国际核燃料界的一个新的研究方向,受到了美国等世界级核电列强的推崇,并成为国际上核安全技术及核燃料研究领域的发展趋势。

耐高温是ATF的一大特点。据美联社2014年报道, 2011年,日本由于地震海啸导致核电站爆炸受损,显示出核燃料过热会发生什么。 为应对福岛核事故,美国多个机构的科学家正在开发设计核燃料,目标是创造在极端条件下更耐损坏和熔化的核燃料,更不容易发生使金属包壳脆弱并产生氢气爆炸的化学反应。如果研究成功,该成果能够给核电站工人更多时间来防止事故导致燃料破损并释放有害辐射。

而中核集团官网在2015年公布的一则消息显示,英国能源与气候变化部向英国国家核实验室(NNL)、曼彻斯特大学拨款250万英镑,用于开发ATF。这项投资将为开发具备事故容错技术的核燃料建立一系列设施。

NNL称,开发新型核燃料的目的之一是,正考虑采用具有更高密度、更高导热系数的新型核燃料,例如铀氮化物和硅化物,作为铀氧化物的潜在替代品

中广核研究院院长庞松涛称,中国政府对先进核能技术高度重视,已在《能源技术革命创新行动计划2016-2030》与《能源技术革命重点创新行动路线图》中明确了ATF研发任务。

天和网记者注意到,发改委、能源局在今年早些时候发布的《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》提到,要“推进事故容错燃料元件(ATF)、环形燃料元件的辐照考验和商业运行,具备国际领先核燃料研发设计能力”。

核燃料组件是核电站的核心部件,直接影响核电站的安全性、可靠性和经济性。目前中国大型商用核电机组中使用的燃料组件设计与制造技术主要依赖国外引进。

庞松涛称,目前,中国已经设立ATF重大科研专项,并由“中广核牵头,联合国家电投、中科院、中物院、中核集团等业内主要企事业单位以及清华大学、西安交通大学等高校”对该技术进行攻关。

庞松涛还称,为在ATF项目运行中开放地吸收全球智力资源,中广核正与美国爱达荷国家实验室、橡树岭国家实验室、麻省理工学院、密歇根大学、电力研究院、韩国原子能研究院、英国曼切斯特大学等机构开展技术交流。