聚变高温制氢反应堆FDS-III

	English
主站 ┆ 镜像站

FDS 科研专题

>>	FDS系列反应堆概念设计

>>	聚变堆实验包层模块研发

>>	复杂系统可靠性/安全性研究

>>	精确放射治疗关键技术研究

首页 >>> 科研专题 >>> 聚变高温制氢反应堆FDS-III

聚变高温制氢反应堆FDS-III

概况

　　随着世界经济的持续发展，对能源的需求日益增加。寻求清洁可再生能源已成当务之急。氢气被认为是21世纪最具发展潜力的理想能源载体，在燃烧时只生成水没有任何污染物。因此开发以氢能为代表的新能源对人类的可持续发展有着特别重要的意义。然而，自然界中没有可作为燃料存在的氢气，目前主要利用常规能源（煤、天然气等）提供高温热源用来制氢，既消耗化石燃料，又产生大量温室气体，经济性上没有优势，而且会增加环境的负担。因此有必要寻找新的清洁的可持续能源代替常规能源制氢。核能是当今世界上可大规模应用的、温室气体排放为零的能源，而聚变能因其安全、清洁和几乎取之不尽等优点而成为较理想的选择。

基本原理

　　FDS-III是以制氢为目的的高温聚变反应堆，利用聚变产生的高温热有效地制氢。目前，制氢工艺有电解法，热态电解法，蒸汽重整工艺，热化学工艺，其中最理想的制氢方法是以水为原料通过热化学循环，如碘－硫法和溴－钙－铁循环法，所需高温超过825℃，而根据目前FDS-III的设计，冷却剂温度可以达到1000℃左右因此，高温聚变反应堆可以满足高效制氢的要求。

制氢流程如下图所示：

FDS-III堆体外包层标准模块结构透视图如下图所示：

主要特点

　　目前国际上以聚变为基础的高温反应堆制氢设计研究极少，如美国ARIES-AT、欧洲TAURO、日本DREAM等都提出利用聚变高温热能用于制氢的可能性，但原理设计采用的结构材料均为耐高温碳化硅，而碳化硅热传导系数低，焊接技术不成熟等因素限制了高温堆的发展。而FDS-III设计的主要特色和创新之处主要有：

　　采用耐高温能力较差但技术相对成熟的低活性铁素体/马氏体钢（如中国正在
发展的CLAM钢）作为包层结构材料。

　　通过在冷却剂流道增加“多层耐高温的插件”结构设计，可以满足高温制氢的工艺要求，同时又保证结构材料的温度和应力低于最大工作允许范围之内。

涉及领域

　　研究领域涉及聚变堆芯物理方案、中子学、结构力学、热工水力学、电磁学、材料、安全与环境影响、系统经济学等，还包括热化学制氢工艺。

代表性论文

［下一页］［关闭］