今天商務(wù)部對(duì)外宣布，美國(guó)泰拉能源公司將與中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)簽署第四代核電廠開發(fā)及商業(yè)化合作協(xié)議。這事兒對(duì)中國(guó)是否合算另說(shuō)，但對(duì)比爾-蓋茨來(lái)說(shuō)，終于一償夙愿，找到了四代核電技術(shù)的試驗(yàn)田。今天推出能源創(chuàng)客檔案之泰拉能源篇。
泰拉能源，英文名：TerraPower
今天商務(wù)部對(duì)外宣布，美國(guó)泰拉能源公司將與中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)簽署第四代核電廠開發(fā)及商業(yè)化合作協(xié)議。這事兒對(duì)中國(guó)是否合算另說(shuō)，但對(duì)比爾-蓋茨來(lái)說(shuō)，終于一償夙愿，找到了四代核電技術(shù)的試驗(yàn)田。今天推出能源創(chuàng)客檔案之泰拉能源篇。
創(chuàng)始人：
鼎鼎大名的比爾-蓋茨。
鑒于他太有名了，所以無(wú)關(guān)能源的部分就不做生平介紹了。
比爾-蓋茨對(duì)能源感興趣是在2006年，他和一批志同道合的朋友覺(jué)得是時(shí)候在能源方面做點(diǎn)兒事情了，因?yàn)橹挥懈嗟?、更低廉的、更易獲得的能源才能夠滿足人類日益增長(zhǎng)的各類需求，才能夠讓貧困和富裕地區(qū)在基本生活上的差距大大縮小，泰拉能源就是在這樣的背景下成立的，該公司的目標(biāo)是提供價(jià)格低廉、安全、環(huán)境友好的核電技術(shù)。
產(chǎn)品：
Traveling Wave Reactor (TWR)，中文一般翻譯為行波堆。
Traveling Wave Reactor結(jié)構(gòu)圖行波堆最牛的地方在于，它通過(guò)對(duì)快堆使用的金屬燃料和包裹材料的創(chuàng)新，可以將原來(lái)沒(méi)有深度利用就扔掉的廢棄鈾再度利用，一方面大大提高了對(duì)鈾燃料的利用率，另一方面也為核廢料后處理找到了一條新出路。
這件事情實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不容易，主要依靠上圖TWR的構(gòu)造中的堆芯的設(shè)計(jì)，也就是數(shù)字3標(biāo)注的地方。
過(guò)去核反應(yīng)堆中的核燃料是鈾235。鈾235是鈾(Uranium)元素里中子數(shù)為143的放射性同位素，是自然界至今唯一能夠裂變的同位素。鈾235裂變過(guò)程中質(zhì)量會(huì)變輕，根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程可知，這個(gè)過(guò)程一定也會(huì)伴隨著能量產(chǎn)生。
可惜唯一能夠裂變的同位素鈾235在天然鈾中含量是最低的，只有約0.7%，大量的是鈾238。過(guò)去核電反應(yīng)堆的堆芯利用完鈾235后，剩下的大量的鈾238被作為廢料處理，但鈾238也具有放射性，因此核廢料后處理對(duì)時(shí)間、地點(diǎn)都有很高的要求，不僅要花很多錢，而且還有高風(fēng)險(xiǎn)存在。
鈾238也不是完全不可能被利用，用快中子轟擊鈾238，鈾238就可以變成钚239，钚239是能夠裂變的，產(chǎn)生大量能量。
所以，泰拉能源的TWR堆芯，中間是少量的濃縮鈾235，外圍是鈾238，鈾235可以理解為一個(gè)點(diǎn)火器，他裂變之后，產(chǎn)生的快中子轟炸外圍的鈾238，生成钚239，钚239裂變產(chǎn)生能量。
泰拉能源公司的“行波堆”采用具有400多堆年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的鈉冷快堆來(lái)實(shí)現(xiàn)。金屬鈾合金燃料，包殼與堆芯結(jié)構(gòu)材料HT-9，蒸汽驅(qū)動(dòng)朗肯循環(huán)發(fā)電。
泰拉能源公司的目標(biāo)是在2020年前后制造出一臺(tái)600MW的TWR反應(yīng)堆模型。
想象中的采用TWR反應(yīng)堆的核電站技術(shù)難點(diǎn)：
鈾原子在堆內(nèi)裂變時(shí)釋放的粒子即中子損壞反應(yīng)堆的金屬部件。在現(xiàn)在的反應(yīng)堆內(nèi)，這個(gè)問(wèn)題是可控制的，因?yàn)槿剂贤Ａ粼谠徊粍?dòng)不超過(guò)六年，能經(jīng)受得住中子的轟擊;而假定泰拉能源的燃料要停留在原位30年不動(dòng)，對(duì)材料的考驗(yàn)更大。物理學(xué)家、泰拉能源公司技術(shù)開發(fā)主任凱萬(wàn)˙韋弗(Kevan Weaver)說(shuō)：“中子把一個(gè)原子擊出晶格，留下一個(gè)空穴;于是空穴合并形成空隙，而后使部件腫脹。”
目前進(jìn)展：
已有TWR模擬裝置;
此外，核燃料外層覆蓋物以及反應(yīng)堆管道需要用特種鋼HT9，目前已經(jīng)找到供應(yīng)商;完成多次針對(duì)HT9鋼材的化學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)。
這就是用于TWR反應(yīng)堆管道的HT9鋼材盡管泰拉能源在其官網(wǎng)介紹了這種技術(shù)的多種優(yōu)點(diǎn)，比爾-蓋茨也一直在對(duì)外推銷TWR技術(shù)，而且從原理上看，行波快堆的確具有多種優(yōu)勢(shì)：比如核廢料后處理的問(wèn)題得以解決;不再需要大量的濃縮鈾，因此可以更加嚴(yán)格一點(diǎn)兒限制濃縮鈾技術(shù)擴(kuò)散;鈾238燃料大量存在，核燃料瓶頸不再突出，但是核電行業(yè)的人大部分還是覺(jué)得這事兒只是理論可行，現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)起來(lái)太困難了。
知乎上關(guān)于行波反應(yīng)堆，寥寥的幾個(gè)回答代表了相當(dāng)多人的看法：
沒(méi)有核電公司的參與，泰拉能源的行波快堆技術(shù)只能停留在概念層面，因此，比爾-蓋茨需要一個(gè)伙伴將其技術(shù)商業(yè)化，中國(guó)是很有可能買單的國(guó)家之一。一方面中國(guó)核電(9.48,-0.12, -1.25%)占比較低，核電未來(lái)還有較大的市場(chǎng)空間;另一方面中國(guó)喜歡引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)，僅三代核電技術(shù)就引來(lái)三家，美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)各方面的情緒都照顧到了。所以，比爾-蓋茨很早就將行波快堆從夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)的希望寄托在中國(guó)身上。
比爾-蓋茨的中國(guó)公關(guān)
2009年11月5日上午，比爾˙蓋茨專程來(lái)到中核集團(tuán)中國(guó)原子能科學(xué)研究院，了解中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆情況，與中核集團(tuán)公司進(jìn)行技術(shù)交流。
2010年7月25日，比爾˙蓋茨向中國(guó)原子能科學(xué)研究院發(fā)來(lái)賀信，祝賀中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆首次臨界。
2011年6月9日，孫勤和副總經(jīng)理余劍鋒會(huì)見(jiàn)了美國(guó)泰拉能源公司董事長(zhǎng)比爾˙蓋茨一行，雙方就中核集團(tuán)和美國(guó)泰拉能源公司能源領(lǐng)域合作進(jìn)行了洽談。
2011年9月1日上午，孫勤和集團(tuán)總工程師雷增光，在成都會(huì)見(jiàn)到訪中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院的美國(guó)泰拉能源公司行政總裁John Gilleland一行。就行波堆等領(lǐng)域的戰(zhàn)略合作舉行了會(huì)談。
2014年6月18日，中核集團(tuán)董事長(zhǎng)孫勤在北京會(huì)見(jiàn)了比爾˙蓋茨一行。
2015年2月9日，他以美國(guó)泰拉能源公司創(chuàng)始人兼董事長(zhǎng)的身份在北京與國(guó)家發(fā)改委副主任努爾˙白克力就全球核能發(fā)展、中美行波堆合作等事宜深入交換了意見(jiàn)。同日，比爾˙蓋茨還與中核集團(tuán)董事長(zhǎng)孫勤進(jìn)行接觸。
