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丹麥Seaborg與三星重工開發CMSR浮動式核電站

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科技產業資訊室 (iKnow) - May 發表於 2022年4月11日
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圖、丹麥Seaborg與三星重工開發CMSR浮動式核電站
 
三星重工(Samsung Heavy)將發展離岸核電站(offshore nuclear power plant)設施,包括生產氫和氨的開發,提供穩定、清潔和安全電力的再生電源。三星重工於 2022年4 月 7 日宣布,已與丹麥的 Seaborg開發商簽署小型熔鹽反應爐 (compact molten salt reactor;CMSR)合作協議,以發展使用 CMSR 的浮動式核電站(floating nuclear power plant)設施。
 
CMSR是核分裂反應爐的一種,屬於第四代反應爐,可以利用核裂變能高效發電(nuclear fussion energy)而不排放二氧化碳,它比一般的大型核反應爐要小,因此應用範圍很廣。而且,它是一種熔鹽反應爐具有很強的穩定性,其主冷卻劑以至燃料本身都是熔鹽混合物,它可以在高溫下工作(可獲得更高的熱效率)時保持低蒸氣壓,從而降低機械應力,提高安全性,並且比熔融鈉冷卻劑活性低。而熔鹽更有效地將熱量帶出爐芯,減少對泵、管道的需求,並因此而的縮小爐芯的尺寸。當反應爐內部出現異常信號時,液態核燃料熔鹽固化,從源頭上杜絕嚴重事故,同時提供高安全高效的電力和氫氣生產。
 
關於基於 CMSR 的浮動核電站:浮動核電站是一個Turn-key解決方案產品,準備停泊在工業港口。在港口以電纜傳輸連接到陸上電網,一個可選的解決方案是在浮動核電站旁邊放置一個氫或氨生產廠,利用核裂變能量生產氫和氨氣且過程並無二氧化碳產生。
 
三星重工浮動核電站設計採用模組化設計,計劃在 2022 年與 Seaborg 合作開發,具24 年的使用壽命內提供高達 800 兆瓦的浮動式反應爐發電廠模型,並計劃將業務擴展到開發以氫氣和氨氣生產設施發電的浮式發電廠。可在的電力,無論是接入現有煤港的電網還是生產氫氣和氨氣,都具有成本競爭力。


丹麥公司Seaborg Technologies
Seaborg計畫裝載多個小型核反應爐的船艦,以供給發展中國家提供能源。小型熔鹽式反應爐主要由以下三種迴路組成,首先是第一迴路,傳統燃料棒所產生的熱量傳遞至第一迴路並轉換為熔融氟化物鹽。接著由第二迴路傳遞過熱液體熱至裝滿冷卻劑液態鹽的熱交換器,再由第三迴路將冷卻劑液態鹽產生的核熱能轉換成高壓蒸汽推動渦輪機,以快速旋轉來產生大量電能。
與輕水式反應堆不同的是,熔鹽式反應爐使用的是鹽而不是輕水,它僅在高溫下熔化。Seaborg Technologies表示,反應爐核心一旦暴露在外這些熱鹽將變成堅硬的岩石捕獲核材料,與其它反應爐的高壓及爆炸壓力有所不同。小型熔鹽式反應爐在接近大氣壓壓力下運行,且具有冷凍鹽塞若產生過熱反應。冷凍鹽塞則融化,使核心排入冷卻槽中。

根據維基百科資料,目前,反應爐採用熔鹽堆(MSR)類型的開發商:
  • Moltex能源有限公司(穩定鹽反應爐)
  • Flibe能源公司 (LFTR)
  • Thorium科技公司 (富士熔鹽爐)
  • Terrestrial能源公司 (移動式熔鹽爐 IMSR)
  • Transatomic公司(未公開案)
  • Southern公司(未公開案)
  • Seaborg Technologies (小型熔鹽式反應爐)
  • 中國原子能科學研究院(未公開案)(甘肅武威釷鹽核子反應爐)
結語
隨著新材料工程的出現與環境要求最小溫室氣體排放,CMSR這種第四代反應爐設計,已成為許多國家開發項目,例如:美英法,包括:中國即將啟動其液態燃料釷基熔鹽實驗堆(TMSR-LF1)。尤其,俄烏衝突引起全球能源危機,促使許多缺少天然資源的國家,加快未來能源安全及獨立腳步。例如,英國未來10年將計畫加速建設新核電廠和離岸風電場,根據英國能源戰略新措施,核能將在30年內佔該國電力需求25%,高於目前的 16%。
根據維基百科資料,第四代反應爐核能系統的部署不晚於2030年,並且在可持續性,安全性和可靠性,且符合經濟效益。(760字;圖1)
 
 
參考資料:

Samsung Heavy Industries (SHI) and Seaborg sign partnership to develop Floating Nuclear Power Plant combined with hydrogen and ammonia plants. Samsung Heavy Industries​, 2022/4/11.
熔鹽堆。維基百科,上網日期:2022/4/11。
第四代反應堆。維基百科,上網日期:2022/4/11。
英國為實現能源安全 加速部署核能和離岸風電。iKnow科技產業資訊室,2022/4/8。


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