行波堆

核工程名词

行波堆：Traveling Wave Reactor不同于现有商业化的堆，通过对抑制堆芯燃料的分布和运行，核燃料可以从一端负级启动点燃，裂变产生的多余中子将周围不能裂变的U-238转化成Pu-239，当达到一定浓度之后，形成持续的裂变反应，同时开始焚烧在原位生成的燃料，形成行波。行波以增殖波先行焚烧后增殖，一次性装料可以连续运行数十年甚至上百年（红色代表铀-238，淡绿色代表钚-238，黑色代表裂变产物。在格子里的蓝色强度代表中子通量密度）。为维持运行，堆芯燃料部分保持常规的大小质量，通过核工程师们熟知的方式利用核能：通过蒸汽发生器将核反应产生的热量带出堆芯，转换为蒸汽的动能进而推动汽轮机做功，产生电能。除最初的启动源需要浓缩铀，其他所有燃烧都可以来自天然的材料。因此不需要分离浓缩。形象的说，行波堆像蜡烛，用火柴点燃后逐渐烧尽，并可以点燃其他蜡烛。

原理

资料显示，行波堆技术就是能将贫瘠的核能原料，在反应堆内直接转化为可使用的燃料并充分焚烧利用。通俗地说，作为核反应堆的主要燃料，天然铀中只有约0.7%的同位素能被直接利用，但是，利用行波堆技术，铀资源的30－40%，甚至60－70%可以物尽其用。和其他核反应堆不同的是，行波堆技术可以直接利用被废弃的铀同位素，甚至是只经过简单转化的核电站废弃燃料，对其深度焚烧而产生巨大能量，将沉重废物负担转换为高额经济效益。从这一点上看，其与我国不久前投产的试验快堆很相似。但行波堆的另一大优势就是无须换料及后处理，不仅可以提高运行安全性，更能极大降低核扩散风险。

最新进展

据悉，微软创始人比尔·盖茨在了解到该项技术后，资助美国泰拉能源公司开展研究，并亲自到中国、日本为行波堆的科研寻找合作伙伴。比尔·盖茨在中国期间与国家能源局、中国核工业集团公司（简称：中核集团）、中广核集团、国家核电技术公司、中国战略与管理研究会等单位进行了接触，并与国家核电技术公司

签署了技术交流合作谅解备忘录。双方表示，将就“行波堆”和其他先进核能技术积极展开技术交流与协作，推动双方企业和中美两国在核能领域的进一步合作，为世界能源利用向着更清洁、更安全、更经济的方向发展做出贡献。结束中国之行后，比尔·盖茨又前往日本，与日本东芝公司商谈合作。据介绍，比尔·盖茨最初计划访问中国、日本和印度，但最后只选择了中国和日本，没有访问印度。

国家能源局电力司核电处正在筹备建立行波堆办公室，协调我国各方面力量研发行波堆技术。已开始从我国核电企业抽调专家开展筹备工作。

厦门大学能源研究院的工作简报显示，2009年12月，经过与泰拉能源公司内部及合作伙伴充分讨论、酝酿，并由比尔·盖茨和主要投资人认可，厦门大学能源研究院协助泰拉能源公司完成并向国家能源局提交了一份合作计划建议书。该院院长李宁表示，泰拉能源公司详细分析了中国的核发展状况和规划，以及主要研究核能的研发单位和核电成本，非常推崇中国率先发展核能所取得的丰富成果。因此，决定首先到中国来推广这个行波反应堆先进技术。

据介绍，泰拉能源公司计划10年内建成行波堆示范工程，15年内实现商业化建设。

发展历史

行波堆的想法可追溯到20世纪，1958年Saveli Feinberg首次提出了反应堆堆芯自增殖的概念，并称之为“breed and burn”反应堆。Michael Driscoll 对这一概念进行了更深入的研究，并在1979年发表了相关的论文。此后，1988年Lev Feoktistov，1995年EdwardTeller和Lowell Wood，2000年Hugo van Dam 以及2001年HiroshiSekimoto也先后发表了相关的研究论文。

迄今为止，全球还没有建造真正的TWR。但是2006年，Intellectual Ventures成立了一家名字叫做TerraPowerLLC的子公司，对这种行波堆的概念进行工程化设计和经济性评价。

TerraPower设计了低功率到中等功率（30万千瓦）到大功率（约100万千瓦）的几种不同的级别的反应堆，开发出了一个实用的设计。

IntellectualVentures公司已获得了该技术的专利，正和一家反应堆制造商讨论专利许可事宜。尽管仍有一些基本的设计问题需要加以解决，如反应堆如何在事故条件下运行的精确模型等，但有关方面认为，一个商业化反应堆可在2020年初开始运行。IntellectualVentures 公司认为，在核工业全面复兴和核燃料供应紧张的情形下，行波堆设计沿着这条路走下去一定会吸引更多人的目光

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