【世界核新闻网站2022年9月7日报道】美国桑迪亚国家实验室（SNL）近日成功完成基于闭式布雷顿循环的新型电力系统测试。该系统可以显著提高发电厂的能源利用率，能够与现有的大型轻水堆和正在研发的先进反应堆配套使用。

目前的发电厂都使用以蒸汽为工质的朗肯循环，将热能转化为电能，这一过程可能会发生约三分之二的能量损失。桑迪亚的新型系统以超临界二氧化碳为工质，采用闭式布雷顿循环，运行温度可达700℃，远高于传统朗肯循环，可大幅提高能量转化效率，理论转化效率可达50%。

在桑迪亚研发的系统中，二氧化碳气体将连续循环流动（详见图1）：通过涡轮增压、加热和膨胀进行发电，然后在换热器中冷却，接着返回压缩机完成循环。在测试过程中，研究人员使用电加热器将超临界二氧化碳加热至316°C，然后利用闭式布雷顿循环向柯特兰（Kirtland）空军基地电网供电。此次测试实现了以最高10千瓦功率持续供电50分钟。

图1 桑迪亚国家实验室闭式布雷敦循环测试回路

研究团队将对这一系统进行改进，使其能在更高温度下运行，目标是在2024 年秋示范一座1000千瓦超临界二氧化碳布雷顿循环系统。

这一项目获得了美国能源部“超临界转化发电计划”（STEP）的支持。STEP计划由核能办公室、化石能源和碳管理办公室以及能源效率和可再生能源办公室联合资助。