在这种一回路高温/低压设计思想下提出的技术路径,除了液态金属堆以外,还有熔盐反应堆——冷却剂甚至核燃料本身都是熔融状态的盐类物质,不过这类反应堆的技术现在远比液态金属堆更不成熟。
美苏早期的金属堆全部宣告失败——故障频发,事故不断,而且价格太过于昂贵。这其中涉及到大量的问题,最关键的还在于液态金属的两个麻烦特性:
液态金属低温下会凝固,这对反应堆的停堆管理造成了巨大的麻烦和成本。对管道和阀门有很强的腐蚀(金属之间相互溶解,以及产生化学反应生成化合物)作用,导致各种故障和事故不断。
虽然问题重重,但是液态金属堆这个技术方向并没有死亡——它的性能优势太明显了,而且高功率密度、单堆可以实现大功率的特性;使得它极其适合用在潜艇、军舰上做为动力。因此在先进反应堆型的探索中,液态金属堆仍然是最被重视的主要突破口之一。
俄罗斯BN600液态金属反应堆模型,用的是钠
比如就目前来说,使用铅铋合金为冷却剂,就是四代反应堆最重要的方向之一。液态金属的腐蚀作用,可以通过材料和工艺问题解决——比如在金属管道内部加设隔离层。
而如何处理液态金属的凝固问题,目前也提出了多种方案:比如其中一种是二级熔融启动,通过增设启动级,先进行部分链式核反应放热,对液态金属进行加温,直到使其全部熔融。
而毫无疑问,新一代的金属堆目前还存在大量的技术问题,要上潜艇或者航母依然遥遥无期,核心技术和工程难关的突破时间依然不可预知。这也是笔者此前在文章中提到,可预见的未来内,压水堆仍然是军舰唯一可选的核动力形式的原因。
可预见未来还得靠压水堆,更往后得靠金属堆
但是从人类现在已经发展出来的反应堆基本结构类型来看,未来能大幅度突破压水堆性能极限、实现小体积、大功率的动力堆构型;只有金属堆是最有可能、最适宜的。
在船舶动力堆的发展上,美苏在在技术条件不成熟的情况下提前应用液态金属堆,走了很大的弯路。中国核潜艇和核航母(如果要搞)在远期的未来,动力上能否成功弯道超车,恐怕关键还得落在是否能先于美、法、俄三国,完成新一代先进液态金属堆的实用化。(作者署名:候知健)
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