高温气冷反应堆在工业领域的应用与研究

PBMR用于电力生产似乎很有前景，但是这或许不是PBMR技术的主要应用。世界正走向一个混乱的格局，除了其他的原因外，还与能源和淡水分布不均有关。尤其是美国，进口的石油已超过了其石油需求的一半，并将不断勘探本国的石油矿床，形成与欧洲和其他石油和天然气进口国竞争的格局。

然而，美国拥有全世界将近三分之一的煤炭储备。至少四个州声称他们坐占比沙特阿拉伯还富有的能源。煤液化（CTL）的技术是将煤转化成液态燃料，但是将生产过程中的能源消耗和二氧化碳排放折算到成本里，其价格很高。在当前燃料技术条件下，PBMR可以为CTL和其他一些应用提供400～500MW_t功率范围内高于950℃的热量。迄今所有的研究表明，与当前昂贵的石油价格相比，生产过程能量的成本具有一定的竞争力。

在放弃核开发前，德国在HTR工业用热的应用方面已经做了很多工作，参考文献[9]对此进行了总结。

理论上，生成高温蒸汽的PBMR流程如图14.5所示。但实际流程则取决于特定的工业用热的应用和相关的能量需求。反应堆的规模以及设计本质上与Koeberg的发电示范模块的规模和设计一样。高温氦气从反应堆压力容器底部离开，然后流经氦气-氦气热交换器，实际上这个热交换器与示范模块中复热器完全相同，出口处氦气的温度至少也高达750℃。

装在中间热交换装置顶部的循环系统驱动一次氦冷却液回到反应堆压力容器的顶部，然后向下穿过流过压力容器和芯桶间的环形间隙。装在蒸汽发生器顶部的循环系统则驱动中间环路中的二次氦往回通过同轴的中间环管，经过中间热交换器后，再往回通过同轴管外层回到蒸汽生成器。水进入蒸汽发生器的上部，两个容器底部的管子则输出水蒸气。

图14.5 过程热中生产蒸汽的理论流程(www.xing528.com)

有两种PBMR正在研究中，其中反应堆的设计几乎是相同的，只是修改了氦气输入和输出管。中温的气冷反应堆（ITGR）在反应堆输出氦气温度高达750℃的条件下运行。高温气冷反应堆（HTGR），本质上就是Koeberg发电示范模块反应堆，将提供高达950℃的热量。理论上，这是由第四届国际论坛确定的超高温反应堆（VHTR）。

这两种反应堆的市场前景是巨大的，主要应用见表14.1。

表14.1 ITGR和HTGR反应堆的应用

一个更深层次的、有潜力的主要应用是海水淡化。但是海水淡化不需要如此高的温度，可以利用来自于其他过程热应用中的废热。目前可以预见的关于PBMR系统有潜力的应用的详细信息可以从参考文献[10]中获取。