3MW 釷熔鹽反應(yīng)堆能源供熱與發(fā)電項目【融資特刊】

第—章  項目介紹

    1.1 項目背景

核能的廣泛利用必然要考慮到核資源的優(yōu)化和充分利用。十五年前，第四代核能系統(tǒng)國際論壇（GIF）發(fā)起了有關(guān)未來核能系統(tǒng)的聯(lián)合研究。中、法、韓、日、俄、美、歐盟之間由此展開了積極合作。GIF 提出了六大領(lǐng)域的技術(shù)目標(biāo)和相關(guān)評估指標(biāo)：可持續(xù)性、經(jīng)濟(jì)性、安全與可靠性、廢物.小化、防擴(kuò)散和實(shí)體保護(hù)。

釷基熔鹽堆發(fā)電系統(tǒng)（TMSR）是第四代先進(jìn)核能系統(tǒng) 6 個候選之一，包括釷基核燃料、熔鹽堆、核能綜合利用 3 個子系統(tǒng)。釷基核燃料儲量豐富、防擴(kuò)散性能好、產(chǎn)生核廢料更少，是解決長期能源供應(yīng)的一種技術(shù)方案。釷熔鹽堆使用高溫熔鹽作為冷卻劑，具有高溫、低壓、高化學(xué)穩(wěn)定性、高熱容等熱物特性，無需使用沉重而昂貴的壓力容器，適合建成緊湊、輕量化和低成本的小型模塊化反應(yīng)堆；釷熔鹽堆采用無水冷卻技術(shù)，只需少量的水即可運(yùn)行，可在干旱地區(qū)實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電。釷熔鹽堆輸出的 700°以上高溫核熱可用于發(fā)電，也可用于工業(yè)熱應(yīng)用、高溫制氫以及氫吸收二氧化碳制甲醇等， 可以有力緩解碳排放和環(huán)境污染問題。

1.2 項目簡介

項目名稱：3MW 釷熔鹽反應(yīng)堆能源供熱與發(fā)電項目

項目地址：陜西省寶雞市

項目簡介：本項目由陜西寶防建設(shè)工程有限公司投資約 15000 萬元人民幣，建設(shè)3MW 釷基熔鹽反應(yīng)堆供熱與發(fā)電工程。本項目規(guī)劃建設(shè) 3MW 釷基熔鹽反應(yīng)堆工程， 主要用于驗證釷基熔鹽堆發(fā)電系統(tǒng)的商用可行性，以及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)積累。預(yù)計該工程建成后，年產(chǎn)能供熱量為 756250千卡/年，發(fā)電量為 43362000KW·h/年。

為了將釷基熔鹽堆發(fā)電系統(tǒng)從科研推向?qū)嶋H應(yīng)用，我公司充分利用同中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所多年深度合作的良好基礎(chǔ)，同西安交通大學(xué)核學(xué)院（中國西部核材料研究院）新能源領(lǐng)域廣泛長期協(xié)作的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，現(xiàn)同世界核能源領(lǐng)域研究代表---俄羅斯..團(tuán)隊共同聯(lián)合組建了一支專業(yè)知識豐富、業(yè)務(wù)技能熟練，創(chuàng)新意識強(qiáng)烈的釷基熔鹽堆發(fā)電項目科研隊伍，建成了覆蓋 TMSR 各領(lǐng)域方向的基礎(chǔ)研究實(shí)驗室和研發(fā)試驗平臺構(gòu)成的 TMSR 低放非核（冷）實(shí)驗基地，形成了完整的學(xué)科布局，取得科技研發(fā)的突破性進(jìn)展，為日后釷熔鹽發(fā)電項目產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實(shí)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。

公司決定全資引進(jìn)俄羅斯新西伯利亞大學(xué)獨(dú)有的知識產(chǎn)權(quán)（國際..）釷反應(yīng)堆成套技術(shù)，奠定了良好的合作基礎(chǔ)，核工業(yè)新基建恰逢其時，小型核反應(yīng)堆優(yōu)勢逐漸凸顯。公司成立中俄合資核能研究所，在釷熔鹽反應(yīng)堆（電池）聯(lián)合實(shí)驗室項目上達(dá)成合作協(xié)議，以學(xué)習(xí)掌握成套技術(shù)，并給予以消化和吸收。

技術(shù)介紹：釷基熔鹽堆又叫做液態(tài)氟化釷反應(yīng)堆，簡稱 TMSR，采用熔鹽狀態(tài)燃料以及采用釷-232 作為增殖燃料，利用釷-鈾循環(huán)產(chǎn)能，方式是在熱中子堆中把釷232轉(zhuǎn)化為另外一種核燃料鈾 233，然后把鈾 233 分離出來返回堆中循環(huán)使用。

釷熔鹽堆的優(yōu)異性能主要來自其復(fù)合熔鹽冷卻劑的高沸點(diǎn)等物理化學(xué)特點(diǎn)，熔鹽還可以用在太陽能集熱、大規(guī)模熱能存儲和大功率電池等，熔鹽的廣泛使用將給能源帶來革命性變化。釷熔鹽反應(yīng)堆利用的關(guān)鍵技術(shù)是熔鹽制備與純化技術(shù)、結(jié)構(gòu)材料制備加工技術(shù)、腐蝕控制技術(shù)、熔鹽回路關(guān)鍵儀器設(shè)備設(shè)計與制造技術(shù);相關(guān)技術(shù)還包括環(huán)境友好型輕同位素分離技術(shù)、基于復(fù)合氟化鹽熱擴(kuò)散的材料表面改性技術(shù)、高溫熔鹽回路先進(jìn)測量與控制技術(shù)、熔鹽堆堆芯設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)、先進(jìn)熱能轉(zhuǎn)換與利用技術(shù)、高溫電解制氫技術(shù)、熔鹽堆乏燃料干法分離與處理技術(shù)、核純釷制備技術(shù)、熔鹽堆燃料制備技術(shù)、環(huán)境中微量放射性氣體檢測與控制技術(shù)等。

釷基熔鹽堆是第四代核能系統(tǒng)國際論壇上由國際核物理和核能領(lǐng)域..們定出的六種堆型中熔鹽堆的主要堆型，具有之前的核電技術(shù)不具有的諸多優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在四個方面：釷基熔巖堆安全系數(shù)高、熱轉(zhuǎn)換效率更高、節(jié)省水資源且環(huán)境兼容性大、釷礦資源儲量更豐富。

盈利模式：本項目的主要盈利來源于釷基熔鹽反應(yīng)的供熱與發(fā)電，項目預(yù)計建成投產(chǎn)，產(chǎn)能達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模后，一年內(nèi)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)如下所示：

3MW釷基熔鹽反應(yīng)堆經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測（每年）

項目規(guī)劃：本項目 3MW 釷基熔鹽反應(yīng)堆工程的建設(shè)期共計 36 個月，試生產(chǎn)期為6 個月，2025 年 07 月正式全部投產(chǎn)運(yùn)營。項目正式建成投產(chǎn)后，產(chǎn)能達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模與能力。

通過本項目的落地實(shí)施，公司將在未來 10 年內(nèi)完成商業(yè)范本建設(shè)及認(rèn)證、模塊化產(chǎn)品認(rèn)證、技術(shù)服務(wù)儲備，進(jìn)一步推進(jìn)第四代核能技術(shù)的全面產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化；在技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)一步建立高效的合作機(jī)制、建立研究中心，實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)出口，解決未來長期發(fā)展的技術(shù)難點(diǎn)。

1.3技術(shù)核心優(yōu)勢

釷基反應(yīng)堆安全系數(shù)高：當(dāng)反應(yīng)堆內(nèi)溫度超過預(yù)定值時，其底部的冷凍塞就會自動熔化，攜帶核燃料的熔鹽將全部流入應(yīng)急儲存罐中，核反應(yīng)隨即終止。產(chǎn)生的核廢料也很少，不到鈾和钚核反應(yīng)堆的 1‰

熱轉(zhuǎn)換效率更高：釷基熔巖堆的堆芯燃料是溶解于氟鹽中的釷鈾混合物，氟鹽的熔點(diǎn)為 550℃，沸點(diǎn)是 1400℃，其工作環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)常壓高溫（700℃）。氟鹽熱容可獲得比先前的核電技術(shù)更高效率的熱能，采用布雷頓熱循環(huán)，熱點(diǎn)轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到 45%-50%，高于目前主流反應(yīng)堆朗肯循環(huán)（33%）。

節(jié)省水資源且環(huán)境兼容性大：釷基反應(yīng)堆的冷卻劑是復(fù)合型氟化鹽，不像鈾和钚反應(yīng)堆那樣需要消耗大量的水資源，所以環(huán)境兼容性較大，在缺水的地方也可以建造和運(yùn)行。

國內(nèi)釷礦資源儲量更豐富：據(jù)國家權(quán)威統(tǒng)計資料顯示，釷的儲量目前已探明在地殼中是鈾的 3-4 倍。中國鈾儲量很有限，且多是貧鈾礦，但是釷的儲量卻極為豐富，約為鈾儲量的6倍，已探明的釷工業(yè)儲量為286335噸。

第二章  行業(yè)分析

核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義

核能發(fā)展對于保障國家能源安全，實(shí)現(xiàn)“碳中和”、“ 碳達(dá)峰”目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。核能作為一種清潔能源，在降低煤炭消費(fèi)、有效減少溫室氣體排放、緩解能源輸送壓力等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?，是?shí)現(xiàn)“碳中和”、“ 碳達(dá)峰”目標(biāo)的重要能源組成。近年來，核能發(fā)電為代表的新能源以安全、高效、清潔方式供應(yīng)電力，同時又解決環(huán)境和氣候變化問題，實(shí)現(xiàn)了人與自然和諧相處的廣泛社會效益。為其今后廣泛應(yīng)用提供了極其現(xiàn)實(shí)的選擇。核能能夠現(xiàn)實(shí)可靠地供應(yīng)可調(diào)度電力，與發(fā)電波動性強(qiáng)、不易調(diào)度以適應(yīng)電力需求的可再生能源（如風(fēng)能或太陽能）形成很好的補(bǔ)充。核電站既可作為基荷、供應(yīng)可調(diào)度電力，又可參與調(diào)峰響應(yīng)電能需求，在沒有風(fēng)和陽光時，與間斷性的可再生能源（如風(fēng)能或太陽能）形成很好的補(bǔ)充和支撐。

釷基熔鹽堆發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)路線發(fā)展優(yōu)勢

釷基熔鹽堆發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)路線的發(fā)展對我國核電產(chǎn)業(yè)具有重要意義。我國釷儲量30 萬噸，居世界第二位，原材料來源方便可靠。當(dāng)燃燒1克釷釋放的能量為1兆瓦/每天。容量 10MW 的釷反應(yīng)堆運(yùn)行每天需要10克釷。釷反應(yīng)堆.少工作十年；365天×10 年×10克=36500 克或 36.5公斤釷。經(jīng)過詳細(xì)測算，容量 10MW 的釷反應(yīng)堆發(fā)電整個項目回報周期大約為2.5-3年，因此，該項目效益是十分可觀的。包頭鋼鐵公司白云鄂博氧化稀土廠十年前做過純釷的浮選分離工作，儲量十分龐大，是作為釷基熔鹽反應(yīng)堆替代鈾燃料的.佳選擇。據(jù)原包頭市稀土研究院院長馬鵬起測算，白云鄂博礦區(qū)的釷礦資源可支撐中國能源需求5000年。如果對白云鄂博大量廢棄的的釷原料進(jìn)行提純分離，變廢為寶，綜合效益非常顯著。

此外，該技術(shù)路線研究啟動時間較早，上世紀(jì)七?年代，俄羅斯就開展了以Th-233U 燃料循環(huán)體系為重點(diǎn)的熔鹽堆相關(guān)研究。此后，研究主要集中于物理設(shè)計、嬗變、銷毀超鈾元素和熔鹽腐蝕上，并且與歐洲原?共同體展開合作。2001年，俄羅斯的四家研究機(jī)構(gòu)共同簽署了ISTC-1606計劃，合作開展以熔鹽堆安全、低純钚和次錒系元素處理為目的的次臨界和臨界實(shí)驗裝置研究，并建立了熔鹽實(shí)驗回路以研究和測試熔鹽和合金的性能，整體技術(shù)基礎(chǔ)穩(wěn)固。2005年，俄羅斯西伯利亞建成容量10MW的釷基熔鹽堆原型堆，團(tuán)隊..參與了此項?的設(shè)計和建造。團(tuán)隊..擁有釷鈾循環(huán)、堆本體工程設(shè)計、系列高溫熔鹽回路、高溫合金、腐蝕控制、釷鈾燃料分離等?系列關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用及釷基熔鹽堆建設(shè)成熟經(jīng)驗。