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3MW 钍熔盐反应堆能源供热与发电项目融资特刊

3MW 钍熔盐反应堆能源供热与发电项目【融资特刊】第—章 项目介绍 1.1 项目背景 核能的广泛利用必然要考虑到核资源的优化和充…

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3MW 钍熔盐反应堆能源供热与发电项目【融资特刊】


第—章  项目介绍

    1.1 项目背景


核能的广泛利用必然要考虑到核资源的优化和充分利用。十五年前,第四代核能系统国际论坛(GIF)发起了有关未来核能系统的联合研究。中、法、韩、日、俄、美、欧盟之间由此展开了积极合作。GIF 提出了六大领域的技术目标和相关评估指标:可持续性、经济性、安全与可靠性、废物.小化、防扩散和实体保护。

钍基熔盐堆发电系统(TMSR)是第四代先进核能系统 6 个候选之一,包括钍基核燃料、熔盐堆、核能综合利用 3 个子系统。钍基核燃料储量丰富、防扩散性能好、产生核废料更少,是解决长期能源供应的一种技术方案。钍熔盐堆使用高温熔盐作为冷却剂,具有高温、低压、高化学稳定性、高热容等热物特性,无需使用沉重而昂贵的压力容器,适合建成紧凑、轻量化和低成本的小型模块化反应堆;钍熔盐堆采用无水冷却技术,只需少量的水即可运行,可在干旱地区实现高效发电。钍熔盐堆输出的 700°以上高温核热可用于发电,也可用于工业热应用、高温制氢以及氢吸收二氧化碳制甲醇等, 可以有力缓解碳排放和环境污染问题。

1.2 项目简介

项目名称:3MW 钍熔盐反应堆能源供热与发电项目

项目地址:陕西省宝鸡市

项目简介:本项目由陕西宝防建设工程有限公司投资约 15000 万元人民币,建设3MW 钍基熔盐反应堆供热与发电工程。本项目规划建设 3MW 钍基熔盐反应堆工程, 主要用于验证钍基熔盐堆发电系统的商用可行性,以及产业化技术积累。预计该工程建成后,年产能供热量为 756250千卡/年,发电量为 43362000KW·h/年。

为了将钍基熔盐堆发电系统从科研推向实际应用,我公司充分利用同中国科学院上海应用物理研究所多年深度合作的良好基础,同西安交通大学核学院(中国西部核材料研究院)新能源领域广泛长期协作的产业优势,现同世界核能源领域研究代表---俄罗斯..团队共同联合组建了一支专业知识丰富、业务技能熟练,创新意识强烈的钍基熔盐堆发电项目科研队伍,建成了覆盖 TMSR 各领域方向的基础研究实验室和研发试验平台构成的 TMSR 低放非核(冷)实验基地,形成了完整的学科布局,取得科技研发的突破性进展,为日后钍熔盐发电项目产业化奠定了坚实的科学技术基础。

公司决定全资引进俄罗斯新西伯利亚大学独有的知识产权(国际..)钍反应堆成套技术,奠定了良好的合作基础,核工业新基建恰逢其时,小型核反应堆优势逐渐凸显。公司成立中俄合资核能研究所,在钍熔盐反应堆(电池)联合实验室项目上达成合作协议,以学习掌握成套技术,并给予以消化和吸收。

技术介绍:钍基熔盐堆又叫做液态氟化钍反应堆,简称 TMSR,采用熔盐状态燃料以及采用钍-232 作为增殖燃料,利用钍-铀循环产能,方式是在热中子堆中把钍232转化为另外一种核燃料铀 233,然后把铀 233 分离出来返回堆中循环使用。

钍熔盐堆的优异性能主要来自其复合熔盐冷却剂的高沸点等物理化学特点,熔盐还可以用在太阳能集热、大规模热能存储和大功率电池等,熔盐的广泛使用将给能源带来革命性变化。钍熔盐反应堆利用的关键技术是熔盐制备与纯化技术、结构材料制备加工技术、腐蚀控制技术、熔盐回路关键仪器设备设计与制造技术;相关技术还包括环境友好型轻同位素分离技术、基于复合氟化盐热扩散的材料表面改性技术、高温熔盐回路先进测量与控制技术、熔盐堆堆芯设备设计制造技术、先进热能转换与利用技术、高温电解制氢技术、熔盐堆乏燃料干法分离与处理技术、核纯钍制备技术、熔盐堆燃料制备技术、环境中微量放射性气体检测与控制技术等。

钍基熔盐堆是第四代核能系统国际论坛上由国际核物理和核能领域..们定出的六种堆型中熔盐堆的主要堆型,具有之前的核电技术不具有的诸多优势,主要体现在四个方面:钍基熔岩堆安全系数高、热转换效率更高、节省水资源且环境兼容性大、钍矿资源储量更丰富。

盈利模式:本项目的主要盈利来源于钍基熔盐反应的供热与发电,项目预计建成投产,产能达到设计生产规模后,一年内产生的经济如下所示:

3MW钍基熔盐反应堆经济效益预测(每年)

热量销售单价(元/千卡   ) 100.00
热量销售收入(元) 75625000.00
发电销售单价(元/KW·h) 0.3
发电销售收入(元) 13008600.00
销售收入合计(元) 88633600.00

项目规划:本项目 3MW 钍基熔盐反应堆工程的建设期共计 36 个月,试生产期为6 个月,2025 07 月正式全部投产运营。项目正式建成投产后,产能达到设计生产规模与能力。

通过本项目的落地实施,公司将在未来 10 年内完成商业范本建设及认证、模块化产品认证、技术服务储备,进一步推进第四代核能技术的全面产业化、商业化;在技术领域进一步建立高效的合作机制、建立研究中心,实现技术进出口,解决未来长期发展的技术难点。

1.3技术核心优势

钍基反应堆安全系数高:当反应堆内温度超过预定值时,其底部的冷冻塞就会自动熔化,携带核燃料的熔盐将全部流入应急储存罐中,核反应随即终止。产生的核废料也很少,不到铀和钚核反应堆的 1‰

热转换效率更高:钍基熔岩堆的堆芯燃料是溶解于氟盐中的钍铀混合物,氟盐的熔点为 550℃,沸点是 1400℃,其工作环境可以实现常压高温(700℃)。氟盐热容可获得比先前的核电技术更高效率的热能,采用布雷顿热循环,热点转换效率可达到 45%-50%,高于目前主流反应堆朗肯循环(33%)。

节省水资源且环境兼容性大:钍基反应堆的冷却剂是复合型氟化盐,不像铀和钚反应堆那样需要消耗大量的水资源,所以环境兼容性较大,在缺水的地方也可以建造和运行。

国内钍矿资源储量更丰富:据国家权威统计资料显示,钍的储量目前已探明在地壳中是铀的 3-4 倍。中国铀储量很有限,且多是贫铀矿,但是钍的储量却极为丰富,约为铀储量的6倍,已探明的钍工业储量为286335吨。

第二章  行业分析

核能产业发展意义

核能发展对于保障国家能源安全,实现碳中和、“ 碳达峰”目标,实现国民经济健康可持续发展具有重大意义。核能作为一种清洁能源,在降低煤炭消费、有效减少温室气体排放、缓解能源输送压力等方面具有独特的优势和发展潜力,是实现碳中和、“ 碳达峰”目标的重要能源组成。近年来,核能发电为代表的新能源以安全、高效、清洁方式供应电力,同时又解决环境和气候变化问题,实现了人与自然和谐相处的广泛社会效益。为其今后广泛应用提供了极其现实的选择。核能能够现实可靠地供应可调度电力,与发电波动性强、不易调度以适应电力需求的可再生能源(如风能或太阳能)形成很好的补充。核电站既可作为基荷、供应可调度电力,又可参与调峰响应电能需求,在没有风和阳光时,与间断性的可再生能源(如风能或太阳能)形成很好的补充和支撑。

钍基熔盐堆发电系统技术路线发展优势

钍基熔盐堆发电系统技术路线的发展对我国核电产业具有重要意义。我国钍储量30 万吨,居世界第二位,原材料来源方便可靠。当燃烧1克钍释放的能量为1兆瓦/每天。容量 10MW 的钍反应堆运行每天需要10克钍。钍反应堆.少工作十年;365×10 ×10=36500 克或 36.5公斤钍。经过详细测算,容量 10MW 的钍反应堆发电整个项目回报周期大约为2.5-3年,因此,该项目效益是十分可观的。包头钢铁公司白云鄂博氧化稀土厂十年前做过纯钍的浮选分离工作,储量十分庞大,是作为钍基熔盐反应堆替代铀燃料的.佳选择。据原包头市稀土研究院院长马鹏起测算,白云鄂博矿区的钍矿资源可支撑中国能源需求5000年。如果对白云鄂博大量废弃的的钍原料进行提纯分离,变废为宝,综合效益非常显著。

此外,该技术路线研究启动时间较早,上世纪七⼗年代,俄罗斯就开展了以Th-233U 燃料循环体系为重点的熔盐堆相关研究。此后,研究主要集中于物理设计、嬗变、销毁超铀元素和熔盐腐蚀上,并且与欧洲原⼦共同体展开合作。2001年,俄罗斯的四家研究机构共同签署了ISTC-1606计划,合作开展以熔盐堆安全、低纯钚和次锕系元素处理为目的的次临界和临界实验装置研究,并建立了熔盐实验回路以研究和测试熔盐和合金的性能,整体技术基础稳固。2005年,俄罗斯西伯利亚建成容量10MW的钍基熔盐堆原型堆,团队..参与了此项⽬的设计和建造。团队..拥有钍铀循环、堆本体工程设计、系列高温熔盐回路、高温合金、腐蚀控制、钍铀燃料分离等⼀系列关键技术应用及钍基熔盐堆建设成熟经验。

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