TerraPower是一家美国核反应堆设计和开发工程公司，总部位于华盛顿州贝尔维尤。TerraPower 正在开发一类称为行波反应堆(TWR)的核快堆。 [1]

TWR 将一小块浓缩燃料堆芯放置在更大块的非裂变材料（这里指的是贫化铀）的中心。堆芯裂变产生的中子在周围的物质中“繁殖”出新的裂变物质，产生钚-239。随着时间的推移，堆芯周围区域会繁殖出足够的燃料，使其发生裂变，将中子进一步送入物质内部，并在原始堆芯失效时继续这一过程。在几十年的时间里，反应从反应堆堆芯移到外部，从而形成“行波”。

2015 年 9 月，TerraPower 与国有的中国核工业集团签署了一项协议，将于 2018 年至 2025 年在中国福建省霞浦建造一座 600 MWe 的原型反应堆机组。 [2]计划于 2020 年代末建成商业发电厂，发电量约为 1150 MWe。[3]然而，2019 年 1月，由于特朗普政府对技术转让的限制，该项目宣布被放弃。[4]

2020 年 10 月，该公司被美国能源部选中，获得一笔总额在 4 亿至 40 亿美元的配套拨款，用于在接下来的 5 到 7 年内建造一座采用其“Natrium”设计的示范反应堆。Natrium 使用液态钠作为冷却剂（使用环境压力主回路可降低成本）。然后，它将热量转移到熔盐中，熔盐可以储存在罐中并根据需要用于产生蒸汽，使反应堆能够以恒定功率连续运行，同时允许可调度的发电。[5]

历史

TerraPower 部分资金来自美国能源部(DOE) 和洛斯阿拉莫斯国家实验室。[6] TerraPower 的主要投资者之一是比尔·盖茨（通过Cascade Investment）。其他投资者包括Charles River Ventures和Khosla Ventures，据报道，后者在 2010 年投资了 3500 万美元。TerraPower 由首席执行官 Chris Levesque 领导。2011 年 12 月，印度信实工业通过其一家子公司购买了少数股权，其董事长穆克什·安巴尼加入了董事会。其他 TerraPower 参与者包括[7]来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室、快速通量测试设施、微软和多所大学的科学家和工程师，以及西门子、阿海珐核电站、ITER项目、Ango Systems Corporation 和美国能源部的管理人员。

SK 集团同意在 2022 年投资 2.5 亿美元。此轮融资由 SK Inc、SK Innovation 和盖茨共同领投。美国能源部通过先进反应堆示范计划 (ARDP) 向 TerraPower 提供成本分摊资金，用于在七年内测试、授权和建造先进反应堆。

TerraPower 选择在怀俄明州凯默勒建造一座使用熔盐储能系统的345 MWe 反应堆。该反应堆可以暂时将输出功率提高到 500 MWe，使该电厂能够与可再生资源相结合。 [8]该项目预计耗资 40 亿美元，于 2024 年 6 月破土动工，开始为尚未获得批准的反应堆进行场地准备。[9]

使命[编辑]

公司目标包括：[10]

  • 探索利用 21 世纪的技术、最先进的计算能力和扩展数据对核电进行重大改进。

  • 评估新概念对燃料循环的影响，从采矿到乏燃料处理。

  • 追求独立的私人融资。

设计

行波反应堆

TerraPower 选择行波反应堆(TWR) 作为其主要技术。其主要优势是燃料利用率高，不需要核后处理，并且可以消除浓缩铀的需要。[11] TWR 的设计目的是将通常不可裂变的可裂变核素( U-238 )就地转化为可裂变核素 ( Pu-239 )，然后将电力生产从“燃烧”区域转移到“增殖”区域。这样就可以享受封闭燃料循环的好处，而不必承担浓缩/后处理厂的费用和扩散风险。在制造过程中，可以将足够运行 40 至 60 年的燃料放入反应堆中。反应堆可以安装在地下，预计可以运行 100 年。[12] TerraPower 将其反应堆设计描述为第四代设计。[13]

环境影响

通过使用贫化铀作为燃料，这种新型反应堆可以减少浓缩铀的库存。[14] TerraPower 指出，美国拥有 70 万公吨贫化铀，其中 320 公吨可以为 1 亿户家庭提供一年的电力。[15]报道称，TWR 的高燃料效率，加上能够使用从河流或海水中回收的铀，意味着在数百万年的时间尺度上，以美国人均消费水平计算，有足够的燃料为 100 亿人发电。[16]

研究与开发

行波堆设计仍处于研发阶段。概念框架由超级计算机模拟，并通过经验证据证明理论可行性。美国监管机构通过认证程序将实验反应堆的建造推迟了十年。[12] 2009 年 11 月 6 日，TerraPower 高管和比尔·盖茨参观了日本东芝的横滨和京滨工厂，并于 12 月 1 日与他们签订了保密协议。 [17] [18] [19]东芝开发了一种超紧凑反应堆4S，它可以在无需燃料处理的情况下运行 30 年，产生 10 兆瓦的电力。[19] [20] [21] 4S 的一些技术被认为可以转移到行波堆上。[18]

熔盐反应堆

据报道，2015 年 10 月，该公司正与南方公司合作研究熔盐反应堆设计，作为技术替代方案。[22] [23] 2022 年 2 月，两家公司宣布已同意在爱达荷国家实验室(INL) 建造一座示范性快谱盐反应堆。[24] 2023 年，美国能源部宣布了一项项目，将使用高浓缩燃料(HEU)建造一座试验反应堆，其中含有高达 90%235
U，这与该国长期计划从所有反应堆中去除高浓缩铀的计划相矛盾。[25]

钠快堆（Natrium）

Natrium 将熔融钠反应堆与 1 GWh熔盐储能系统结合在一起。钠的固态和气态之间的温度范围为 785开尔文，几乎是水的 100 开尔文范围的 8 倍。钠不需要昂贵且有风险的加压，就可以吸收大量的热量。它不像水那样在高温下有分解的风险。钠不具腐蚀性。Natrium 使用高纯度低浓缩铀 ( HALEU ) 作为燃料。HALEU 经过浓缩，含有 5% 至 20% 的铀，可从乏燃料中生产。预计该核电站规模将比传统核电站更小，效率提高 4 倍。在设备损坏/故障的情况下，Natrium 的控制棒仅利用重力下降。功率输出恒定为 345 MWe。该核电站设计为全天候 100% 输出运行。该储能系统旨在与间歇性能源协同工作，应对其峰值和崩溃。它可以产生额定功率输出的 150%，即 500 MWe 持续 5.5 小时。[26]

2021 年 6 月，TerraPower 和PacifiCorp（沃伦·巴菲特旗下）宣布计划建造一座联合 Natrium 反应堆。[27]怀俄明州受化石燃料发电厂关闭影响的四个城市正在考虑建造示范反应堆：吉列、凯默勒、格伦罗克和怀俄明州罗克斯普林斯。[28] PacificCorp 在怀俄明州以 Rocky Mountain Power 的名义开展业务，并在每个候选地点都拥有一座燃煤电厂。[29] 2021 年 11 月 16 日宣布凯默勒被选中。该商业发电厂可能在 2030 年投入运营11。[30] [31]

2021 年 6 月11日，TerraPower 董事长兼创始人比尔·盖茨与公司同事、政府官员、项目合作伙伴、行业领袖和社区支持者一起参加了位于怀俄明州凯默勒的首座先进反应堆工厂的仪式。

参考文献[编辑]

  1. ^ RIL 收购美国 Terra Power 股份，www.moneycontrol.com

  2. ^ “快中子反应堆”。世界核协会。2016 年 9 月。

  3. ^ “TerraPower、CNNC 联手研发行波反应堆”。世界核新闻。2015 年 9 月 25 日。

  4. ^ 陈雪万;叶琳，莫；谭，杰森；紫薇涛（2019 年 1 月 5 日）。“中国的核电试验将‘不会进行’". Caixin.

  5. ^ Cho, Adrian (2020 年 10 月 16 日)。“能源部选择两座先进核反应堆进行示范项目”。《科学》。2020年10 月 20 日检索。能源部将与私营企业分摊建设每座核电站的总成本。每个项目今年将获得 8000 万美元，未来 5 到 7 年内可能获得总计 4 亿至 40 亿美元的资金。... TerraPower, Inc. 和 GE Hitachi 的 345 兆瓦钠反应堆将使用熔融的钠金属作为冷却剂，而不是水。由于钠的沸点比水高得多，因此冷却剂无需加压，从而降低了工厂的复杂性和成本。钠会将其热量传递给熔盐，然后熔盐可以直接流向蒸汽发生器或储罐，以便以后产生蒸汽和电力。... 由于钠冷却剂不加压，因此该反应堆需要比传统反应堆更小的遏制结构。该核电站还将反应堆和位于储罐两侧的发电部分“分离”。

  6. ^ Delacruz, Vanessa (2012 年 8 月)。“2012 财年机构承诺年中进展报告”。能源引文数据库：1-37。2012年8 月 19 日检索。

  7. ^ TerraPower 团队简介， 2012 年 1 月 3 日 存档于Wayback Machine，www.TerraPower.com

  8. ^ 王，布莱恩 (2022 年 8 月 30 日)。“韩国投资比尔盖茨 TerraPower | NextBigFuture.com” 。2022年9 月 26 日检索。

  9. ^ MCDERMOTT，JENNIFER (2024 年 6 月 10 日)。“在怀俄明州，比尔·盖茨推进旨在彻底改变发电方式的核能项目”。美联社新闻。2024年6 月 11 日检索。

  10. ^ TerraPower 计划 存档于 2009-07-31，网址： Wayback Machine，berkeley.edu

  11. ^ Wald, Matthew L. (2009 年 2 月 24 日)。“TR10：行波反应堆”。《科技评论》。2019年1 月 30 日检索。

  12. ^跳至：a b Gurth, Robert (2011 年 2 月 27 日)。《通向核能未来的一扇窗户》。《华尔街日报》年8 月 19 日检索。

  13. ^ “设计”。TerraPower。原件存档于 2016 年 12 月 23 日。2016年12 月 23日检索。

  14. ^ Michal, Rick；Michael Blake (2010 年 4 月)。“核新闻采访。John Gilleland。关于行波反应堆”。InternationaleZeitschrift für Kernenergie。41 ( 25 ): 249–252。原件存档于 2016 年 1 月 30 日。2012年8 月 19 日检索。

  15. ^ “利用贫铀作为燃料是减少浪费的途径”。Intellectual Ventures Management, LLC。原件存档于 2012 年 4 月 13 日。2012年8 月 19 日检索。

  16. ^ Ellis, T.；等人（2010 年）。“行波反应堆：一种真正可持续的、满足全球能源需求的全方位资源”。ICAPP'10 会议论文集：546–558。ISBN 978-0-89448-081-2.论文 10189。

  17. ^ 比尔盖茨与东芝就核反应堆进行初步谈判，《悉尼先驱晨报》，2010 年 3 月 23 日

  18. ^跳至：a b “盖茨核挑战背后的真相”，2010 年 3 月 23 日，2010 年3 月 24 日检索。

  19. ^跳至：a b “东芝和盖茨降低开发下一代核电站的维护成本”，《产经新闻》，2010 年 3 月 23 日。原始于 2010 年 3 月 26 日。检索于2010 年3 月 25 日。

  20. ^ “下一代核反应堆：开发100年连续运行，盖茨与东芝合作，投资数千亿日元”每日新闻，2010年3月23日检索。 [无效链接]

  21. ^ 盖茨和东芝联手开发核电站？美国公司请求合作. Asahi Simbun. 2010年3月24日原始存档. 2010年3月24日检索.

  22. ^ “南方公司和 TerraPower 为熔盐反应堆测试做准备”。美国能源部。

  23. ^ 马丁，理查德 (2015 年 10 月 21 日)。“TerraPower 悄然探索新核反应堆战略”。《科技评论》。2020年9 月 20 日检索。

  24. ^ “TerraPower 和 Southern Company 将展示熔盐反应堆”。《核工程国际》。2022 年 2 月 28 日。

  25. ^ Cho, Adrian (2023 年 5 月 23 日)。“美国计划使用武器级铀运行测试反应堆”。www.science.org。2023年6 月 5 日检索。

  26. ^ Blain, Loz (2021 年 3 月 9 日)。“比尔·盖茨的下一代核电站配备了电网规模的储能”。NewAtlas。2021年3 月 15 日检索。

  27. ^ “比尔·盖茨和沃伦·巴菲特将在怀俄明州建造新型核反应堆”。《卫报》。路透社。2021 年 6 月 3 日。2021年6 月 3 日检索。

  28. ^ “怀俄明州会接受核电吗？”。核街。2021 年 6 月 9 日。2021年6 月 10 日检索。

  29. ^ 格雷格·约翰逊 (2021 年 6 月 2 日)。“怀俄明州将成为‘改变游戏规则’的核电站所在地”。吉列新闻记录。检索于2021 年6 月 10 日。与 PacifiCorp 和 Rocky Mountain Power 合作，该核反应堆将在怀俄明州的一座燃煤电厂退役后取代它。具体位置尚未确定，但它将位于我们位于怀俄明州的 Rocky Mountain Power 工厂之一：Rock Springs 附近的 Jim Bridger 工厂、Glenrock 附近的 Dave Johnston 工厂、Kemmerer 的 Naughton 工厂或吉列附近的 Wyodak 工厂。

  30. ^ TerraPower (2021 年 11 月 17 日)。“TerraPower 选择怀俄明州凯默勒作为先进反应堆示范工厂的首选厂址” (新闻稿)。核街。2021年11 月 18 日检索。

  31. ^ 波拉克，妮可 (2023 年 5 月 5 日)。“比尔·盖茨向怀俄明州凯默勒自我介绍”。卡斯珀星论坛报在线版。2023年5 月 6 日检索。

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