加拿大Saskatchewan省将为Saskatchewan Research Council(SRC)提供8000万加元(约4.1亿人民币),用于在Saskatchewan省进行微堆示范,并计划从2029年起在该省运行西屋电气设计的eVinci微堆。
2022年,西屋电气与SRC签署了关于在Saskatchewan省部署eVinci微堆项目的谅解备忘录,eVinci微堆是热管反应堆,可产生5 MW电力和 13 MW高温热量,并能以热电联产模式运行。Saskatchewan省政府在2023年11月的公告中表示,从首个微堆的许可和部署中获得的知识将用于支持该省未来的微堆项目。
SRC是加拿大第二大的研究和技术机构,是Saskatchewan省政府财政委员会的官方公司,作为商业实验室为Saskatchewan省各行业提供研发服务。该机构2023年11月表示计划在2029年之前试点eVinci微堆。但这一时间框架将取决于许可和监管要求。Saskatchewan省政府表示,eVinci微堆的选址将“随着项目的进展而确定”。
SRC将作为微堆的持照运营商,将利用Saskatchewan省宣布的8000万加元(约4.1亿人民币)政府资金推动示范项目。这笔资金将用于支付“SRC的许可费用和SRC的项目成本”,SRC告诉媒体,“我们将与西屋电气合作,了解如何在Saskatchewan省应用这项技术,其中一部分将是了解未来部署的项目成本。”。
Saskatchewan省省长Scott Moe在宣布拨款时表示,“这个项目有机会为我们的经济、工业和社区带来变革。微堆为Saskatchewan省独特的能源需求提供了定制的解决方案。”。
西屋电气2022年与加拿大核安全委员会(CNSC)启动了eVinci反应堆的许可前供应商设计审查(VDR)。VDR是CNSC提供的一项可选服务,旨在验证设计是否符合加拿大核监管要求和期望。西屋电气首席执行官Patrick Fragman表示,完全可运输的eVinci核能电池技术非常适合Saskatchewan省。他补充道,“它还能提供无碳电力和热能,不使用水,并能在连续运行八年或更长时间后从厂址完全拆除。”。
主管SRC的部长Jeremy Harrison表示,首个微堆将为今后在Saskatchewan省各地的部署打开大门。他补充道,“这些部署将创造经济发展机会和就业机会。”。
Saskatchewan省拥有世界上规模最大、品位最高的铀矿,但目前没有任何核能反应堆。根据2022年发布的一项联合战略规划,Saskatchewan省正与Ontario省、New Brunswick省和Alberta省合作部署小型模块化反应堆。Saskatchewan省公用事业公司SaskPower正努力寻找合适的厂址,以便在2030年代中期部署小型模块化反应堆。
SRC是SLOWPOKE-2的持照所有者和运营商,SLOWPOKE-2是一个20千瓦的研究堆,位于Saskatoon的SRC环境分析实验室。这座1981年投入使用的研究运行了38年,直至 2019 年退役。SLOWPOKE-2为教学、培训和研究提供了一个强中子源,但SRC建议开发的eVinci微堆,主要作为柴油发电机的替代品。
确保eVinci的首个客户标志着西屋电气的一大进展。西屋电气长期以来一直致力于研发工作,包括开发和测试其热管和新型慢化剂的组件,而最近则加快了各种eVinci商业活动的步伐,以便在2027年之前将其投放市场。
eVinci微堆于2017年推出,作为该公司产品组合中的几项关键先进核设计之一,根据宣传,该微堆采用创新设计,具有多项安全特征,并以简化设计为基础。当时,西屋电气制定了一个雄心勃勃的六年技术开发目标,预计下一代核能反应堆将成为分散式发电市场不可或缺的一部分。
eVinci的核心是完全非能动热管冷却设计,将使用三层结构各向同性(TRISO)燃料。其碱金属热管技术依靠碱金属相变来保证反应堆堆芯内的温度均匀性。反应堆堆芯围绕一块实心钢块建造,具有用于热管和燃料芯块的通道,每个燃料芯块都与几根热管相邻。封闭式热管阵列从堆芯中带走热量,并将热量转移到空气中,然后通过开放式布雷顿热力转换循环中驱动涡轮机。
eVinci微堆除了提供一回路排热路径冗余外,热管消除了对反应堆冷却剂泵、大量冷却剂和相关设备的需求,并实现了模块化堆芯设计。
虽然热管技术并不是新技术,非能动传热装置在航空航天和其他行业的应用已有近60年的历史,而且成熟可靠,拥有广泛的实验测试数据库,但在商业核技术中却从未使用过。另外值得注意的是,eVinci还将使用TRISO形式的高浓度低富集度铀(HALEU),将进一步提高反应堆的安全性和效率。
西屋电气公司最近在其Pennsylvania州Waltz Mill的工厂成功制造出12英尺(约3.7米)长的热管(作为先进反应堆示范计划下900万美元联邦成本分摊项目的一部分),这是迄今为止建造的最大的热管之一。
2023年6月,西屋电气将eVinci Technologies作为一个独立的业务部门。2023年10月,西屋公司在Pittsburgh市中心附近启动了一个新的设计和制造设施,该设施将覆盖eVinci的工程和许可业务、测试、原型试验、业务开发和销售。该设施的建设预计将于2024年初结束。
同样在2023年10月,美国能源部(DOE)透露,eVinci将成为首批微堆的一部分,通过美国Idaho国家实验室(INL)微堆实验示范(DOME)台架的前端工程和实验设计(FEEED)流程进一步完善其设计。DOE表示,最早将于2026年开始在DOME进行试验。
eVinci Technologies并表示,在DOME进行的eVinci核试验反应堆(NTR)将“大约是我们计划许可和部署的商用eVinci的五分之一规模版本”。西屋电气在DOME进行NTR试验的原因是,该公司正在扩大对该系统已进行的一些实验室测试的规模。最终,我们需要证明扩展和我们对堆芯性能的理解,这将是eVinci商业系统许可的一个关键方面。
一旦西屋电气完成NTR,它计划扩大其制造商业系统所需更长热管的能力。
另外一个关键步骤将是为eVinci取证。在美国,西屋电气已经向美国核管会(NRC)提交了31份技术白皮书,详细说明了eVinci反应堆的安全方面,并提交了三份专题报告,以考虑根据美国联邦法规第10编第52部分(10 CFR 52)提交许可证申请。
在加拿大,西屋电气启动了供应商设计审查(VDR)程序,并于2023年6月向加拿大核安全委员会(CNSC)提交了首批文件。此次SRC告诉媒体,它将负责Saskatchewan省首次部署的许可程序,它指出,“必须遵守CNSC的规定,CNSC为加拿大的反应堆和反应堆运营商做出许可决定。”。
西屋电气还与NRC和CNSC两家监管机构合作,协调对未来“几个关键主题”联合审查的评估。这些文件尚未提交,但近期将提交第一批以进行联合审查。