介绍

    西屋电气公司是全球核电技术开发和商用的领导者，现已制定了创新计划，帮助在役电站降低成本和提高效率，同时不断致力于开发新一代技术以满足全球市场需求。为此，西屋公司正在开发名为eVinci™的新一代微型反应堆，以满足偏远山区、极地矿区等分散式发电市场的需求。
 
    eVinci™微型反应堆的主要特点是价格合理、性能可靠、用途多样、安全可靠，生产可持续的能源，并具有无与伦比的安全性和抗核扩散能力。

    背景

    核能提供的是可靠、经济型、清洁、无碳排放的能源。然而，分散式发电市场的需求与集中式发电市场的需求大相径庭，因此，西屋公司选择热管反应堆作为满足市场需求的理想技术，且其优势远远超越现有技术。

    技术

    西屋公司的eVinci™微型反应堆采用创新设计，通过简化设计来提高反应堆的安全功能。其独特的反应堆堆芯设计是由一个坚固的钢制整体结构，以及热管和燃料芯块通道组成。考虑到效率和冗余，堆芯中的每根燃料细棒均与三根热管相邻。总体而言，整个反应堆堆芯的热管与燃料是1比2。大量的堆芯内热管用于提高系统的可靠性和安全性。此外，通过配置了衰变热交换器的热管还可带走衰变热。
 
    在核反应堆中使用热管是一项新型技术，在商用核能也将是首次尝试，但液态金属热管应用是成熟的技术，大量的实验测试数据库可以支持该技术在商用核电站中的应用。这三种部件的结合造就了独特且简单的eVinci™微型反应堆概念。

    在反应堆系统中使用热管解决了当前第二代和第三代（在某种程度上包括第四代概念型反应堆）商用核反应堆中存在的部分最棘手的反应堆安全问题和可靠性问题，特别是冷却剂丧失的情况，热管在相对低压——低于一个大气压下，以非能动模式运行。每根独立的热管内含少量的工作流体，这些流体被装在完全密封的钢管中。由于没有主冷却回路，所以也不需要目前在所有商用反应堆中可见的机械泵、阀门或大直径的主管道。热管以连续等温蒸汽/液体内部流动的方式，简单地将热量从堆芯内蒸发器传递至堆芯外冷凝器。此外，热管提供了一种全新的独特方法，从反应堆堆芯中带走热量。

    eVinci™微型反应堆主要目的是产生电能和热能。该设计采用了主热交换器，其以环形管的形式围绕着热管的堆外冷凝器，热管的进出口腔室位于冷凝器的两端。该反应堆堆芯可以不间断运行10年以上，且无需换料。
 
    西屋公司的设计目标和新颖的组件应用可避免当今商用反应堆可能遇到一些主要的常规事故工况， 其中包括：

•     冷却剂流量缺失
  
•     一次侧冷却剂损失事故
  
•     由水进入堆芯而引起的正反应性注入
  
•     高压破裂和喷射
  
•     由于控制棒弹出引起的正反应性注入
  
•     电厂停电

    路线图

    该研发的技术发展目标是在六年内开发并验证eVinci™微型反应堆。由于微型反应堆的各个组件的尺寸较小且技术已就绪。该项目的首个重要里程碑是研发出原尺寸的示范机组，以便在2019年之前缩小技术差距并展示其可制造性。然后，将构建并验证核燃料的系统整体试验，在2024年之前获得eVinci微型反应堆的商业拓展资格。

    优势

    基于市场需求和广泛的商业核经验，西屋公司选择了热管反应堆技术作为分散式能源发电的首选。eVinci™的主要优势包括：

    坚实的堆芯：

•     封装燃料可显著降低核扩散的风险
  
•     由于强烈的负温度反馈，可以实现固有的堆芯安全

    热管：

•     无需反应堆冷却剂泵和所有相关的辅助系统，可实现紧凑封装和简化设计
  
•     可以调节内在的热负荷，便于更简便的自动负荷跟踪运行
  
•     可以在更高温度下运行，以实现更高效的电力转换系统和高品质工艺用热

    热管和固态堆芯共同造就eVinci™微型反应堆成为最小化运行部件的“固态反应堆”，这是实现长寿命分散式发电装置的可靠性和免维护设计的关键。