核能是滿足能源供應、保證國家安全的重要支柱之一。目前核能主要用于發(fā)電，只有少數(shù)反應堆應用于核能供熱和海水淡化。隨著技術(shù)的發(fā)展，尤其是第四代核反應堆系統(tǒng)技術(shù)逐漸成熟和應用，核能有望超脫出僅僅提供電力的角色。本書圍繞核能及核能綜合利用，對核能綜合利用中的關鍵技術(shù)如先進核能系統(tǒng)、熔鹽物理化學和熔鹽儲熱、固體氧化物電解水制氫技術(shù)、高溫熱能存儲進行了系統(tǒng)化的介紹，闡述了核能綜合利用研究現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢，展望了核能在未來構(gòu)建多能融合的綜合能源系統(tǒng)中的重要作用。
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中科院先導專項，核基高溫制氫概念驗證與系統(tǒng)集成，XDA02040600，課題負責人
目錄
叢書序
前言
第1章 核能綜合利用研究現(xiàn)狀與展望 1
1.1 核能綜合利用國內(nèi)外現(xiàn)狀及優(yōu)勢 1
1.1.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀 1
1.1.2 優(yōu)勢 2
1.2 第四代核反應堆系統(tǒng) 3
1.2.1 第四代核反應堆系統(tǒng)的特點及國際研究現(xiàn)狀 3
1.2.2 釷基熔鹽堆核能系統(tǒng) 3
1.3 核能綜合利用研究現(xiàn)狀 4
1.3.1 高效發(fā)電 4
1.3.2 核能制氫 5
1.3.3 海水淡化 15
1.3.4 核能供熱 15
1.3.5 高溫熱利用 16
1.4 展望 17
參考文獻 18
第2章 先進核能系統(tǒng) 19
2.1 先進核能系統(tǒng)簡介 19
2.1.1 主流核能系統(tǒng)描述 20
2.1.2 先進核能系統(tǒng)的特點 24
2.2 小型模塊化反應堆系統(tǒng) 27
2.2.1 小型模塊化水冷反應堆 27
2.2.2 小型模塊化氣冷反應堆 31
2.2.3 小型模塊化液態(tài)金屬冷卻反應堆 34
2.2.4 小型模塊化熔鹽冷卻反應堆 36
2.3 第四代核反應堆系統(tǒng) 39
2.3.1 超高溫堆 39
2.3.2 超臨界水堆 43
2.3.3 氣冷快堆 46
2.3.4 鉛冷快堆 48
2.3.5 鈉冷快堆 50
2.3.6 熔鹽堆 53
參考文獻 55
第3章 熔鹽物理化學和熔鹽儲熱 58
3.1 熔鹽的種類 58
3.2 熔鹽的物理化學性質(zhì) 59
3.3 熔鹽相圖 62
3.3.1 相平衡原理 62
3.3.2 熔鹽相圖分類 63
3.3.3 熔鹽相圖研究方法 67
3.4 熔鹽結(jié)構(gòu)研究和譜學分析 68
3.4.1 液態(tài)熔鹽的微觀結(jié)構(gòu) 68
3.4.2 液態(tài)熔鹽的結(jié)構(gòu)模型 69
3.4.3 液態(tài)熔鹽的結(jié)構(gòu)分析方法 72
3.5 熔鹽儲熱 75
3.5.1 熔鹽儲熱原理 75
3.5.2 常用的儲熱熔鹽 77
3.6 熔鹽腐蝕 79
3.6.1 腐蝕類型 80
3.6.2 不同熔鹽的腐蝕性 81
3.6.3 熔鹽腐蝕的研究手段 83
3.6.4 太陽能熱發(fā)電中的熔鹽化學 85
3.7 核能中的熔鹽化學 85
3.8 熔鹽的其他應用 86
3.8.1 燃料電池中的熔鹽化學 86
3.8.2 生物質(zhì)的熔鹽化學 87
參考文獻 88
第4章 固體氧化物電解水制氫技術(shù) 92
4.1 國內(nèi)外的優(yōu)勢企業(yè) 93
4.1.1 美國BE公司 93
4.1.2 德國Sunfire 94
4.1.3 美國FuelCell Energy 99
4.1.4 美國康明斯公司 100
4.1.5 丹麥Haldor Topsoe 100
4.1.6 美國Nexceris 101
4.1.7 日本三菱重工 101
4.1.8 英國Ceres Power 102
4.1.9 芬蘭Convion 102
4.1.10 愛沙尼亞Elcogen 103
4.1.11 日本新能源·產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu) 104
4.1.12 中國科學院上海應用物理研究所 105
4.1.13 清華大學 107
4.1.14 中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所 108
4.1.15 上海氫程科技有限公司 108
4.1.16 北京思偉特新能源科技有限公司 110
4.1.17 北京質(zhì)子動力發(fā)電技術(shù)有限公司 110
4.1.18 浙江氫邦科技有限公司 111
4.2 SOEC應用 112
4.2.1 SOEC用于合成氨 112
4.2.2 SOEC用于氫冶金 114
4.2.3 SOEC用于制備化工原料 114
4.3 存在的問題 115
第5章 高溫熱能存儲 117
5.1 熱能資源 119
5.1.1 燃料能源 119
5.1.2 太陽能 119
5.1.3 核能 121
5.1.4 地熱能 121
5.2 熱能存儲 122
5.3 高溫熱能存儲原理 123
5.3.1 熱力學基礎原理 124
5.3.2 熱力學第一定律 130
5.3.3 熱力學第二定律及熱效率 132
5.3.4 傳熱學基礎原理 134
5.3.5 能量平衡原理 142
5.4 高溫熱能存儲方法及技術(shù) 147
5.4.1 引言 147
5.4.2 高溫顯熱儲熱 151
5.4.3 高溫相變儲熱 154
5.5 高溫熱能存儲系統(tǒng)及應用 162
5.5.1 余熱資源 163
5.5.2 余熱回收的換熱設備 170
5.5.3 熱泵 176
5.5.4 余熱回收中的能量存儲 180
5.5.5 太陽能熱存儲 184
5.6 高溫熱能存儲的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn) 191
5.6.1 高溫熱能存儲的發(fā)展機遇 191
5.6.2 高溫熱能存儲發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 192
參考文獻 194
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