超临界二氧化碳核能动力系统的兴起和发展

作者：黄彦平; 刘旻昀; 卓文彬; 叶绿; 唐佳; 陈尧兴; 刘睿龙; 刘秀婷; 唐瑜; 赵学斌; 宫厚军; 昝元锋

来源：原子能科学技术, 2023, 57(09): 1665-1660.

• 超临界二氧化碳
• 布雷顿循环
• 核反应堆
• 核能动力系统

超临界二氧化碳(S-CO2)核能动力系统以S-CO2为工质，通过直接或间接循环将核释热转换为电能或机械能。本文总结了国际上S-CO2核能动力系统的概念初创、研究重启、协同创新3个历史阶段近60年的发展历程，分析了S-CO2核能动力系统在核反应堆设计、材料工艺、热工流体力学、换热器、涡轮发电系统、系统运行、控制及安全策略等方面的研究现状，并提出了S-CO2核能动力系统在基础研究和工程攻关中面临的技术挑战和攻关方向。目前，以中美为代表的能源强国已初步完成S-CO2动力转换系统的实验室级测试，预计可在5～10年内实现中等规模工程示范甚至规模化应用。S-CO2核能动力系统基本具备了走向工程的前提条件，有望引领先进核能技术变革。

• 单位
  清华大学; 中国核动力研究设计院