5. 安全特征

IMSR基本设计安全方法是实现核电机组内在的、“简单”（walk-away）安全。无需操纵员干预、电力或者外部提供动力的机械部件，确保下述最基本的安全功能：

• 控制：控制系统故障或者反应性插入事件，仅仅导致反应堆稳定在略高的温度水平。

• 冷却：最初有内在的热阱吸收瞬态和衰变热，散热提供堆芯和密封容器长期冷却。

• 包容：氟盐化学稳定，能把放射性裂变产物“绑定”在盐内，而且沸点极高。多重工程屏障为固有的包容性提供后备。反应堆局部防御体和厚混凝土钢屏蔽相结合，可抵御外部事件如地震、爆炸和飞机撞击。

IMSR安全哲学的一个重要组成部分是，首先消除推动放射性物质进入环境的驱动因素。特别是反应堆总是低压运行，归因于燃料-冷却剂混合物的惰性、低挥发性，而且堆内没有水或蒸汽。这种方法完全消除了反应堆系统的物理和化学储能。IMSR用其“整合”的无管道、故障安全的系统结构，进一步增强基于物理的、高水平的、内在的安全。

IMSR不依赖反应堆降压或促使冷却剂进入堆内。所有必需的控制和散热功能已经到位—就在IMSR堆芯模块内和周围。因此，IMSR完全消除了对支持系统、阀门、泵、和操纵员干预的任何依赖。短期和长期都这样。IMSR设计师把熔盐堆技术、一体化反应堆设计和独特的冷却系统结合起来，使这一切成为可能。

裂变产物“滞留”

阻止裂变产物释放的最重要屏障是：氟盐的化学稳定性和放射性裂变产物被“绑定”在盐内。堆芯模块代表第二道屏障。在极其不可能的情况下，一体化的堆芯模块本身发生重大故障，防护容器提供一道附加的密封屏障。堆芯模块内或密封容器（安全壳）本身没有压力来源，从不受压。即使堆芯模块失效，通过散热-发热平衡，排除了安全壳过热的可能性。密封容器筒体顶部盖着很厚的水平钢辐射屏蔽板。这种盖板还对极端外部事件如飞机撞击或爆炸压力波提供防护，而且对任何过热的场景提供附加的“热阱”。

6. 测量与控制系统

对于最终安全，IMSR不依赖电气甚至仪控系统。对于可操作性和投资保护，确实存在一些附加条件，如防止盐“凝固”，因为氟盐的凝固点很高。电厂正常运行系统以泵的运行方式、电 (跟踪) 加热、和热电偶传感器，提供这种保护。就汽轮发电机而言，许多供应商有现成的设备可用。因为利用非能动、液流驱动控制棒，泵是重要控制装置。泵与紧急停堆和保护逻辑链接，不是单个控制棒的驱动和逻辑系统。结果是个简单和容易控制的系统，唯一的“能动”控制的实变量是泵的转速（正常运行，跟踪加热通常保持自动模式）。例如，紧急停堆，没有控制棒驱动、驱动电源、液压供应，或者需要另外的支持系统；相反，只是简单地停泵。这种方法简单，而且不依赖任何电气系统，也意味着容易解决网络安全问题。

因为IMSR的最终安全不依赖电气系统，电厂的电气和控制室系统的详细设计要求不高。然而，就汽轮发电机而言，因为要求通用性，期望采用标准的、现成的工业设备。

7. 电厂布置

反应堆辅助厂房和电厂布局如图4所示。IMSR堆芯模块坐落在非安全级的筒仓内。环绕堆芯模块的是防护容器冷却水套，而顶部是个可移动的钢密封盖板。所有这些组件都是非安全级的。密封容器上封头上部，屏蔽板覆盖着堆芯模块，用作辐射屏蔽。靠近主筒仓有个空筒仓，所以这个筒仓可以装入一新的堆芯模块，以便冷却乏（用过的）堆芯模块。这两个筒仓构成反应堆厂房的主设备。乏堆芯模块排空后接着冷却一段时间，空的乏模块吊出并存储在反应堆厂房附近长期储存筒仓内。为进、出堆芯模块的（非放）冷却剂盐管线提供了进口和出口，用以把热量传给蒸汽发生器和再热器。冷却剂盐管线位于反应堆厂房内。蒸汽和再热蒸汽用于邻近厂房内传统的、现成的汽轮发电机系统。

图4: 反应堆辅助厂房剖视图和电厂布置

8. 电厂性能

简单的模块化和可更换的堆芯模块能改善可靠性和电厂性能。堆芯模块只有很少几个运动部件(泵)，有些是冗余安装的。即使过早更换有缺陷的模块，对可靠性和“平准化”成本只有轻微的影响。利用空的筒仓极大提高了电厂的容量因子，因为冷却时间长(减少辐射剂量)，不能停机检修。

IMSR反应堆厂房简单，要求不高，可快速施工。反应堆厂房是个简单、轻型工业厂房，因为不提供任何重要的安全功能，没有专用、坚固、故障安全的系统。

图5. IMSR600 (291 MWe) 与AP600 (600 MWe)主厂房规模比较

作为熔盐堆，IMSR换料成本低；燃料加工成本为零，只需要大量提纯盐，即处理散装的化学品，比传统的、要求质量和过程控制的高精度燃料制造成本低得多。熔盐燃料再循环，因避免了代价高昂的燃料解体和再组装步骤，也因可利用简单、紧凑、生成废物体积小的蒸馏和氟化工艺，成本也低得多。这就有可能再循环用过的IMSR燃料。

9. 设计与颁证状态

现阶段的工作涉及到越来越多的大学、第三方实验室和工业合作伙伴的支持。此外，加拿大核监管机构、加拿大核安全委员会已经开始第一阶段的IMSR供应商设计预颁证审查。这是个基于供应商反应堆技术的核电厂设计评估。

结语：

IMSR是美国橡树岭国家实验室60-70年代运行的MSRE装置的“翻版”或放大版，并不“完美”。但具有第四代核能系统所有最根本的特征，代表核安全、核废物、核扩散和成本竞争力方面的革命。尤其是它固有的运行灵活性，可以弥补非传统可再生能源（风能和太阳能）的不足。

IMSR最使人“折服”的设计理念是，把一切“方便”让给“客户”(电力公司)，把一切“难题”留给自己（供应商）。同时也为第四代熔盐堆系统的发展、完善，满足“客户”需求开辟了广阔的道路。

编写者申明：纯属个人见解，与任何组织无关。欢迎不同意见的讨论和批评。

注释与参考资料 

1.    Mark Halper，A simple and “SMAHTR” way to build a molten salt reactor, from Canada，The Weinberg Foundation，April 12th, 2013.

2.    WNN，Terrestrial Energy engages with regulator，25 February 2016

3.    Andrew Coffman Smith，Canada awards Terrestrial C$5.7M to build mock-up of modular reactor design，SNL，Tuesday，March 08, 2016

4.    WNN, Terrestrial Energy to complete US loan guarantee application, 14 September 2016

5.    TEI，TERRESTRIAL ENERGY USA HAS BEEN INVITED BY US DOE TO SUBMIT PART II OF ITS APPLICATION FOR LOAN GUARANTEE SUPPORT TO LICENSE AND BUILD A 190 MW(E) IMSR™ POWER PLANT，September 13, 2016；

6．IAEA，Advances in Small Modular Reactor Technology Developments，A Supplement to:IAEA Advanced Reactors Information System (ARIS)，2016 Edition，2016-10-04, p.323-330