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美国首个先进堆Hermes正式开工建设

2024-08-02 14:38     来源:DOE     熔盐核反应堆 非轻水先进反应堆 先进反应堆技术 核技术
美国Kairos Power公司的35 MWt非发电示范熔盐核反应堆Hermes已在Tennessee州Oak Ridge正式开工建设,Hermes是美国50多年来第一个获准建造的非轻水先进反应堆,这标志着先进核能产业又迈出了重要一步。

Hermes是Kairos Power氟化盐冷却高温反应堆KP-HFR的非发电版本,是迄今为止第一个也是唯一一个获得美国核管会(NRC)批准建造的第四代反应堆。该反应堆计划于2027年投入运行,比该公司在2021年的预计晚一年,是该公司建造的第一座核反应堆,也是该公司将先进核能反应堆技术商业化迭代路径上的关键一步。不过,在Hermes反应堆运行之前,需要按照美国联邦法规第10编第50部分(10 CFR 50)所规定的两步法许可程序,Kairos必须提交单独的运行许可证申请,并获得NRC的批准。

Hermes反应堆的主要目标是示范通过核能生产经济热能的能力,但不会用于发电,这将在下一个迭代版本,即拟议中的Hermes 2电站中实现。

Kairos Power已与重型民用建筑公司Barnard Construction公司签订合同,负责Tennessee州Oak Ridge的Hermes厂址的工程。与此同时,两家公司还在合作建设工程试验装置的第三次迭代版本(ETU 3.0),这是一个与Hermes位于同一地点的非核示范设施,将为Hermes项目提供供应链、施工和运营方面的经验。该公司表示,这种迭代方法将使从ETU 3.0土建工程中吸取的经验教训无缝转移到Hermes设施中。

Kairos Power首席执行官兼联合创始人Mike Laufer将Hermes描述为向部署先进反应堆技术迈出的关键一步。他表示,“我们从这座反应堆的建造和运行中汲取的经验教训将非常宝贵,有助于我们在试验计划中继续创新,并加快Kairos Power向客户提供真正的成本确定性的进程。”。

Hermes和ETU 3.0都将采用模块化建造技术,反应堆模块在Kairos Power位于美国New Mexico州Albuquerque的工厂制造,然后运往Oak Ridge进行安装。该公司表示,这将证明工厂化制造的小型模块化反应堆设计具有改变传统核能设施建造方式的潜力。

Hermes是Kairos Power与Oak Ridge美国国家实验室、Idaho美国国家实验室、美国电力研究院(Electric Power Research Institute,EPRI)和Materion公司等合作伙伴的共同努力成果。Kairos Power与Los Alamos美国国家实验室合作,为Hermes电站生产三层结构各向同性(TRISO)球形燃料,并与美国田纳西河流管理局签订了合作开发协议,提供工程、运营和许可支持。

2023年12月,NRC颁发了Hermes的建造许可证。Kairos Power还在申请其迭代发电版本Hermes 2试验反应堆的建造许可证,该反应堆也将建在Oak Ridge,将建造两个与Hermes电站类似的35 MWt机组。2024年7月早些时候,NRC完成对Kairos Power建造Hermes 2熔盐冷却反应堆试验设施申请的最终安全评估,结论是可以为Hermes 2颁发建造许可证,审查比原计划提前了近4个月、使用的资源比预期减少了约60%,这主要是利用了此前对Hermes电站审查中的经验教训。

Kairos预计其最终KP-FHR商用反应堆可能在2030年代初投入运行。Kairos指出,这一系列反应堆的冷却剂是一种化学性质稳定的低压熔融氟化盐混合物,沸点为1430摄氏度,虽然明显低于1600摄氏度,但实际上已经非常高。

Kairos公司负责监管事务和质量的副总裁Peter Hastings在最近提交给NRC的材料中表示,“基本概念就是将TRISO颗粒燃料与熔融氟化盐冷却剂结合起来。耐极高温燃料与低压、单相、化学性质稳定的反应堆冷却剂相结合,消除了整类潜在的燃料损坏情况,大大简化了设计并减少了安全系统的数量。反应堆和相关管道固有的低压,以及TRISO燃料提供的裂变产物截留,增强了安全性,并消除了对小破口、维持安全壳结构压力的需求。此外,该设计依靠非能动冷却导出衰变热,不需要紧急堆芯冷却系统来导出衰变热或置换冷却剂。电站的主要系统包括反应堆系统(RS)、一回路传热系统(PHTS)和衰变热导出除系统(DHRS)。”。

财务上,Kairos还开创了一种新颖的基于性能、固定价格的里程碑融资方法,以支持其35 MWt的Hermes示范项目的设计、建设和调试。2024年2月,该公司从美国能源部(DOE)获得了3.03亿美元(约21亿人民币)的资助协议,在实现关键项目里程碑后,公司将获得固定付款。作为DOE先进反应堆示范计划(ARDP)风险降低资助的一部分,该战略将根据Kairos与DOE之间的技术投资协议(TIA)实施。ARDP资助于2020年12月宣布,Hermes项目七年的资助总额为6.29亿美元(约45亿人民币),其中的约48%,即3.03亿美元(约21亿人民币)



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