北京
Natura正采用雙軌監(jiān)管策略，在商業(yè)部署其核反應(yīng)堆之前驗證工程模型。
美國能源部批準(zhǔn)了一項《核安全設(shè)計協(xié)議》，為阿比林基督大學(xué)正在建造的一座實驗性熔鹽反應(yīng)堆確立了監(jiān)管協(xié)調(diào)。該協(xié)議由核能開發(fā)商Natura Resources負(fù)責(zé)管理，確立了評估液態(tài)燃料研究堆主要安全特性、結(jié)構(gòu)材料及運行限值的技術(shù)規(guī)程。這一監(jiān)管步驟為聯(lián)邦政府授權(quán)設(shè)施建造和系統(tǒng)測試提供了基準(zhǔn)參數(shù)。
獲批的安全框架重點關(guān)注液態(tài)燃料核能架構(gòu)所獨有的物理和流體化學(xué)特性。依賴封裝在金屬棒內(nèi)的固體濃縮鈾燃料芯塊的傳統(tǒng)輕水堆不同，該設(shè)計將四氟化鈾直接溶解在熔融氟化鹽基質(zhì)之中。
與固體燃料水堆截然不同
液態(tài)鹽同時充當(dāng)燃料介質(zhì)和主回路冷卻劑。當(dāng)鹽混合物穿過中央石墨堆芯結(jié)構(gòu)時，受控的核裂變產(chǎn)生超過600攝氏度的運行溫度，同時全程保持在非常壓的管道回路內(nèi)。
其運行熱力學(xué)呈現(xiàn)出與固體燃料水堆截然不同的安全與機械特性。傳統(tǒng)輕水堆要求液態(tài)冷卻劑處于高壓之下——通常接近每平方英寸2250磅——以防止在運行溫度下沸騰。
相比之下，熔融氟化鹽混合物在常壓條件下即可保持液態(tài)，通常在每平方英寸15至20磅的壓力下運行，同時沸點閾值高達1400攝氏度以上。
在接近大氣壓條件下運行，可降低安全殼、熱交換器及主管道所承受的機械應(yīng)力，從而消除了壓力驅(qū)動型失冷事故的物理誘因。
被動安全系統(tǒng)及部署策略
堆芯反應(yīng)性控制和應(yīng)急停堆系統(tǒng)依賴的是被動物理原理，而非機械泵或有源電氣系統(tǒng)。主反應(yīng)堆容器連接到一個位于堆芯正下方的專用排放罐。
當(dāng)溫度意外升高或發(fā)生斷電時，被動式冷凍閥在失去電源時融化，使液態(tài)燃料鹽在重力作用下排入下方貯罐。
貯罐的幾何結(jié)構(gòu)使燃料鹽分離，無需人工干預(yù)或后備電源便可終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。衰變熱通過罐壁被動散出，使燃料鹽降溫并在450攝氏度以下凝固。
Natura Resources正在運用雙軌監(jiān)管策略來驗證工程模型，然后再進行美國首座先進液態(tài)燃料核反應(yīng)堆的商業(yè)部署。能源部的協(xié)議涵蓋這臺1兆瓦熱功率的示范裝置（命名為MSR-1），該裝置安置于大學(xué)研究設(shè)施內(nèi)。
瞄準(zhǔn)發(fā)電以外的領(lǐng)域
該公司正與美國核管理委員會開展預(yù)申請活動，旨在為更大的商業(yè)機組獲取許可證。運行初始研究回路將收集關(guān)于鹽凈化、熱腐蝕速率、中子輻照下的材料耐久性以及燃料鹽化學(xué)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，這些都是校準(zhǔn)全尺寸反應(yīng)堆安全分析程序所必需的。
商業(yè)部署計劃優(yōu)先考慮發(fā)電以外的高溫?zé)崮軕?yīng)用。一個二次冷卻劑回路通過隔離式熱交換器將熱量從主核系統(tǒng)傳遞給外部工業(yè)過程。
今年早些時候，Natura與NGL Energy達成協(xié)議，評估將一座100兆瓦熱功率的熔鹽堆設(shè)計與二疊紀(jì)盆地的水處理基礎(chǔ)設(shè)施進行耦合。
由二次鹽回路輸送的熱能可為工業(yè)蒸餾系統(tǒng)提供動力，以凈化“產(chǎn)出水”——一種油氣開采過程中產(chǎn)生的富含礦物質(zhì)的廢水副產(chǎn)品，將其轉(zhuǎn)化為可供工業(yè)、農(nóng)業(yè)和算力設(shè)施使用的水資源。
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