韓國的一個(gè)研究小組提出了一種由超臨界狀態(tài)二氧化碳(S-CO 2)冷卻的反應(yīng)堆的創(chuàng)新概念。核心使用壽命長(20年)，無需加油以及固有的安全功能。

韓國高等科學(xué)技術(shù)研究院(KAIST)的研究小組(Jeong Ik Lee教授，Yonghee Kim教授和Yong Hoon Jeong教授)提出了一種由超臨界狀態(tài)二氧化碳冷卻的反應(yīng)堆的創(chuàng)新概念(S -CO 2)。核心使用壽命長(20年)，無需加油以及固有的安全功能。S-CO 2 Brayton循環(huán)被提出作為功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)緊湊且輕質(zhì)的模塊。由于緊湊的核心和電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)可以包含在一個(gè)模塊中，并通過地面或海上運(yùn)輸進(jìn)行運(yùn)輸。

在全世界范圍內(nèi)，人們都對小型模塊化反應(yīng)堆系統(tǒng)感興趣。盡管目前大多數(shù)提出的設(shè)計(jì)已經(jīng)成功地減小了尺寸，但它們還不能完全模塊化整個(gè)反應(yīng)器。為了突破這些限制，選擇超臨界CO 2布雷頓循環(huán)而不是蒸汽朗肯循環(huán)作為發(fā)電循環(huán)。此外，擬議的反應(yīng)堆是一個(gè)氣冷反應(yīng)堆，可以在沒有加油的情況下運(yùn)行20年。發(fā)電循環(huán)與反應(yīng)器集成以進(jìn)一步模塊化。

為了確保其長時(shí)間運(yùn)行的安全性，在發(fā)電系統(tǒng)中采用了未在傳統(tǒng)大型反應(yīng)堆中使用的新設(shè)計(jì)。擬議反應(yīng)堆的開發(fā)將使核電不僅有助于發(fā)電，而且有助于能源相關(guān)行業(yè)，如海上工廠，重化工業(yè)和鋼鐵工業(yè)，這將最終減少溫室氣體排放。此外，極端環(huán)境(極地，沙漠，太空等)的能源供應(yīng)將長期可用。

現(xiàn)有的小型模塊化反應(yīng)器設(shè)計(jì)通常使用水作為冷卻劑和氧化鈾作為燃料。盡管這些可能是使大型反應(yīng)器經(jīng)濟(jì)的良好選擇，但是當(dāng)容量降低時(shí)存在經(jīng)濟(jì)上的限制。

本研究的目的是通過采用超臨界CO冷卻使用期長芯，這對于20年以上運(yùn)行不加油微模塊化反應(yīng)器(KAIST MMR)的概念，用超臨界CO克服這些問題2作為冷卻劑和鈾氮化物作為燃料。此外，通過積極采用超臨界CO 2的動(dòng)力系統(tǒng)，指定為排名前13位工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目之一，一個(gè)研究小組教授組成簡化了電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并制定了新的核動(dòng)力系統(tǒng)，可以被動(dòng)地消除在衰變熱反應(yīng)堆關(guān)閉的情況，以避免另一個(gè)福島事故。

通過在一艘船中設(shè)計(jì)反應(yīng)堆堆芯和發(fā)電系統(tǒng)，確認(rèn)了該團(tuán)隊(duì)的主要研究成果，即核電廠縮小規(guī)模和模塊化的可行性。此外，在反應(yīng)器設(shè)計(jì)方面，選擇適用于長期低濃鈾快堆的氮化鈾，并設(shè)計(jì)和評估核反應(yīng)堆控制的動(dòng)態(tài)特性和變量。在發(fā)電系統(tǒng)中，超臨界CO 2的小尺寸和高效率優(yōu)勢電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被積極利用，以創(chuàng)建一個(gè)非常簡單和高效的系統(tǒng)。此外，使用采用半導(dǎo)體制造工藝的下一代熱交換器PCHE，并且實(shí)現(xiàn)了使用不用于大型反應(yīng)器的徑向渦輪機(jī)械的技術(shù)成果。正如福島事故中所見，核反應(yīng)堆即使在停機(jī)后也會產(chǎn)生大量的衰變熱，如果不提供外部電源，就會發(fā)生災(zāi)難。為了避免這種結(jié)果，所提出的KAIST MMR(微模塊反應(yīng)器)由被動(dòng)排熱系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)可以在反應(yīng)堆停機(jī)時(shí)用自然循環(huán)冷卻反應(yīng)器。