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揭秘比尔盖茨与中核将合作研发的核电

更新时间:2019-08-14 07:09:00  点击数:60

  今天商务部对外宣布,美国泰拉能源公司将与中国核工业集团签署核电厂开发及商业化合作协议。这事儿对中国是否合算另说,但对比尔-盖茨来说,终于一偿夙愿,找到了四代核电技术的试验田。今天推出能源创客档案之泰拉能源篇。

  比尔-盖茨对能源感兴趣是在2006年,他和一批志同道合的朋友觉得是时候在能源方面做点儿事情了,因为只有更多的、更低廉的、更易获得的能源才能够满足人类日益增长的各类需求,才能够让贫困和富裕地区在基本生活上的差距大大缩小,泰拉能源就是在这样的背景下成立的,该公司的目标是提供价格低廉、安全、环境友好的核电技术。

  行波堆最牛的地方在于,它通过对快堆使用的金属燃料和包裹材料的创新,可以将原来没有深度利用就扔掉的废弃铀再度利用,一方面大大提高了对铀燃料的利用率,另一方面也为核废料后处理找到了一条新出路。

  过去核反应堆中的核燃料是铀235。铀235是铀(Uranium)元素里中子数为143的放射性同位素,是自然界至今唯一能够裂变的同位素。铀235裂变过程中质量会变轻,根据爱因斯坦的质能方程可知,这个过程一定也会伴随着能量产生。

  可惜唯一能够裂变的同位素铀235在天然铀中含量是最低的,只有约0.7%,大量的是铀238。过去核电反应堆的堆芯利用完铀235后,剩下的大量的铀238被作为废料处理,但铀238也具有放射性,因此核废料后处理对时间、地点都有很高的要求,不仅要花很多钱,而且还有高风险存在。

  铀238也不是完全不可能被利用,用快中子轰击铀238,铀238就可以变成钚239,钚239是能够裂变的,产生大量能量。

  所以,泰拉能源的TWR堆芯,中间是少量的浓缩铀235,外围是铀238,铀235可以理解为一个点火器,他裂变之后,产生的快中子轰炸外围的铀238,生成钚239,钚239裂变产生能量。

  泰拉能源公司的“行波堆”采用具有400多堆年运行经验的钠冷快堆来实现。金属铀合金燃料,包壳与堆芯结构材料HT-9,蒸汽驱动朗肯循环发电。

  铀原子在堆内裂变时释放的粒子即中子损坏反应堆的金属部件。在现在的反应堆内,这个问题是可控制的,因为燃料停留在原位不动不超过六年,能经受得住中子的轰击;而假定泰拉能源的燃料要停留在原位30年不动,对材料的考验更大。物理学家、泰拉能源公司技术开发主任凯万·韦弗(Kevan Weaver)说:“中子把一个原子击出晶格,留下一个空穴;于是空穴合并形成空隙,而后使部件肿胀。”

  此外,核燃料外层覆盖物以及反应堆管道需要用特种钢HT9,目前已经找到供应商;完成多次针对HT9钢材的化学和物理实验。

  尽管泰拉能源在其官网介绍了这种技术的多种优点,比尔-盖茨也一直在对外推销TWR技术,而且从原理上看,行波快堆的确具有多种优势:比如核废料后处理的问题得以解决;不再需要大量的浓缩铀,因此可以更加严格一点儿限制浓缩铀技术扩散;铀238燃料大量存在,核燃料瓶颈不再突出,但是核电行业的部分还是觉得这事儿只是理论可行,现实中实现起来太困难了。

  没有核电公司的参与,泰拉能源的行波快堆技术只能停留在概念层面,因此,比尔-盖茨需要一个伙伴将其技术商业化,中国是很有可能买单的国家之一。一方面中国核电占比较低,核电未来还有较大的市场空间;另一方面中国喜欢引进国外的技术,仅三代核电技术就引来三家,美国、俄罗斯、法国各方面的情绪都照顾到了。所以,比尔-盖茨很早就将行波快堆从梦想变成现实的希望寄托在中国身上。

  2009年11月5日上午,比尔·盖茨专程来到中核集团中国原子能科学研究院,了解中国实验快堆情况,与中核集团公司进行技术交流。

  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9月1日上午,孙勤和集团总工程师雷增光,在成都会见到访中国核动力研究设计院的美国泰拉能源公司行政总裁John Gilleland一行。就行波堆等领域的战略合作举行了会谈。

  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。


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