近期，國(guo)(guo)家重大科(ke)技(ji)專項(xiang)標志(zhi)性成果(guo)、位于(yu)山東省威海(hai)市榮成石(shi)島灣(wan)的高(gao)溫氣冷堆核電站示范工程投(tou)入商業運行。這是(shi)全(quan)球(qiu)首座投(tou)入商業運行的第四(si)代(dai)核電站，標志(zhi)著我國(guo)(guo)在第四(si)代(dai)核電技(ji)術研(yan)發和(he)應用(yong)領域達到國(guo)(guo)際領先(xian)水平(ping)。

　　高(gao)溫(wen)氣(qi)冷(leng)堆(dui)是我國(guo)完全自主知(zhi)識產(chan)權(quan)的(de)(de)先進核能(neng)系統。它以(yi)氦(hai)氣(qi)為冷(leng)卻劑、石(shi)墨為慢化劑，采(cai)用獨特的(de)(de)全陶瓷包覆顆粒球形(xing)燃料元件。高(gao)溫(wen)氣(qi)冷(leng)堆(dui)發電效率高(gao)，即(ji)使(shi)采(cai)用傳統蒸汽循環方式，其發電效率也可達40%以(yi)上。此外，高(gao)溫(wen)氣(qi)冷(leng)堆(dui)還(huan)能(neng)產(chan)生滿足石(shi)油精煉和煤化工、稠(chou)油熱采(cai)等領域需求(qiu)的(de)(de)高(gao)品(pin)質和多層次(ci)的(de)(de)蒸汽，其高(gao)溫(wen)的(de)(de)特點又適(shi)用于大規模(mo)、工業化制取綠氫。

　　固(gu)有(you)(you)安全性(xing)好是(shi)高溫氣(qi)冷(leng)堆(dui)最明顯(xian)的(de)特征和優勢。“高溫氣(qi)冷(leng)堆(dui)的(de)核(he)(he)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)元(yuan)(yuan)件(jian)是(shi)耐高溫全陶瓷(ci)包覆顆粒球(qiu)(qiu)(qiu)形核(he)(he)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)元(yuan)(yuan)件(jian)，也稱作燃(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)球(qiu)(qiu)(qiu)。” 清華大學核(he)(he)能(neng)與新能(neng)源技術研究院(yuan)院(yuan)長(chang)張作義介紹，在石島灣高溫氣(qi)冷(leng)堆(dui)示(shi)范電站(zhan)，燃(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)球(qiu)(qiu)(qiu)直徑為6厘米，最外(wai)層(ceng)是(shi)石墨(mo)層(ceng)，里面(mian)是(shi)彌散在基體石墨(mo)粉中的(de)大約1.2萬個(ge)4層(ceng)全陶瓷(ci)材料(liao)(liao)(liao)包覆的(de)、直徑0.9毫米的(de)核(he)(he)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)顆粒。實驗表(biao)明，這種(zhong)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)球(qiu)(qiu)(qiu)在1620攝氏(shi)度高溫條件(jian)下(xia)，仍能(neng)夠有(you)(you)效阻擋放射(she)性(xing)泄漏(lou)。

　　在設計理念上，高(gao)(gao)溫(wen)氣冷堆(dui)(dui)(dui)(dui)采(cai)用(yong)模(mo)塊式(shi)設計，每一個小模(mo)塊約(yue)為大(da)型(xing)壓(ya)水堆(dui)(dui)(dui)(dui)核電站的1/30。“因此，反(fan)應(ying)堆(dui)(dui)(dui)(dui)停堆(dui)(dui)(dui)(dui)后產(chan)生(sheng)的余熱處于較低(di)水平(ping)，意(yi)(yi)味(wei)著發(fa)生(sheng)意(yi)(yi)外時，即(ji)使不(bu)(bu)進行人為干預，反(fan)應(ying)堆(dui)(dui)(dui)(dui)也(ye)能自(zi)動(dong)停堆(dui)(dui)(dui)(dui)并將余熱安全地散發(fa)出去。反(fan)應(ying)堆(dui)(dui)(dui)(dui)的堆(dui)(dui)(dui)(dui)內溫(wen)度(du)不(bu)(bu)可能達到(dao)1620攝氏度(du)的高(gao)(gao)溫(wen)限值，更不(bu)(bu)會發(fa)生(sheng)堆(dui)(dui)(dui)(dui)芯熔化。”清華(hua)大(da)學核研(yan)院(yuan)副院(yuan)長董玉(yu)杰表示。

　　上世紀(ji)80年(nian)代，在中國科(ke)學院(yuan)院(yuan)士王大(da)中帶領下(xia)，清華大(da)學開(kai)展先進核(he)能技術(shu)(shu)研發，在國家“863計劃”支(zhi)持下(xia)，突破了球(qiu)(qiu)形燃料元件、球(qiu)(qiu)床(chuang)流動特性等(deng)多項關鍵技術(shu)(shu)，并(bing)于2000年(nian)建成10兆瓦(wa)高溫氣冷(leng)實驗堆(dui)，2003年(nian)并(bing)網發電(dian)。同年(nian)，中國核(he)工(gong)業(ye)集(ji)團有限公司與清華大(da)學共同組(zu)建了中核(he)能源(yuan)科(ke)技有限公司，正式開(kai)啟我(wo)國高溫氣冷(leng)堆(dui)科(ke)技成果轉化之路。

　　2006年(nian)，高溫氣(qi)冷(leng)堆(dui)被列入國(guo)家科技(ji)重大專項。2008年(nian)，高溫氣(qi)冷(leng)堆(dui)總體(ti)實施(shi)方案獲國(guo)務院批準。2012年(nian)12月，石(shi)島灣高溫氣(qi)冷(leng)堆(dui)核電站示(shi)范(fan)工(gong)程(cheng)正(zheng)式開工(gong)，由中(zhong)國(guo)核工(gong)業集(ji)團(tuan)有(you)限公(gong)司、清(qing)華(hua)大學(xue)、中(zhong)國(guo)華(hua)能集(ji)團(tuan)有(you)限公(gong)司共同建設。其中(zhong)，清(qing)華(hua)大學(xue)是(shi)技(ji)術研(yan)發主(zhu)(zhu)體(ti)，負責研(yan)發、總體(ti)技(ji)術方案及核島主(zhu)(zhu)系(xi)統主(zhu)(zhu)設備(bei)的設計，中(zhong)國(guo)核工(gong)業集(ji)團(tuan)有(you)限公(gong)司作(zuo)為示(shi)范(fan)工(gong)程(cheng)建設實施(shi)主(zhu)(zhu)體(ti)及燃料元件(jian)生產單位，中(zhong)國(guo)華(hua)能集(ji)團(tuan)作(zuo)為示(shi)范(fan)工(gong)程(cheng)建設營運(yun)主(zhu)(zhu)體(ti)。

　　面對示(shi)范工程建(jian)設過程中的(de)問(wen)題(ti)與挑戰，相關單位全面深化(hua)校企合作，搭建(jian)了(le)產學(xue)研一體化(hua)的(de)項目團隊，通過示(shi)范工程建(jian)設取(qu)得了(le)一批重(zhong)大成果：建(jian)成并(bing)運(yun)(yun)行(xing)世界(jie)上首座模塊式高溫氣冷堆核(he)電站，為發展第四代核(he)電技術奠(dian)定基礎；形成高溫氣冷堆核(he)電站的(de)自(zi)主設計、制造、建(jian)造和(he)運(yun)(yun)行(xing)的(de)能力，在世界(jie)上處于(yu)領先水平。

　　項目實施過程中(zhong)，中(zhong)核能源科技有(you)限(xian)公司聯合(he)(he)相關設(she)(she)計單位和制造(zao)企業，實現了(le)研究設(she)(she)計與(yu)加工制造(zao)的深(shen)度融合(he)(he)。中(zhong)核能源科技有(you)限(xian)公司副總經理(li)林(lin)立志舉例，設(she)(she)備(bei)(bei)制造(zao)方面(mian)，完成(cheng)模塊式(shi)高溫氣冷(leng)堆反應堆壓力容器、電磁軸(zhou)承主氦風機、組件式(shi)直流蒸(zheng)汽發生器、控制棒和吸(xi)收球系統、燃料裝(zhuang)卸(xie)系統等多個首(shou)臺(tai)(tai)(tai)套設(she)(she)備(bei)(bei)研制，1.5萬多臺(tai)(tai)(tai)套設(she)(she)備(bei)(bei)中(zhong)有(you)2200臺(tai)(tai)(tai)套為(wei)首(shou)臺(tai)(tai)(tai)套，世界首(shou)創(chuang)型設(she)(she)備(bei)(bei)超過660臺(tai)(tai)(tai)，設(she)(she)備(bei)(bei)國產(chan)化率達(da)到93.4%。

　　隨著石島灣高溫(wen)氣(qi)(qi)冷(leng)堆核(he)電(dian)站示范工(gong)(gong)(gong)程(cheng)建成(cheng)(cheng)并(bing)投(tou)入商運(yun)，我(wo)國高溫(wen)氣(qi)(qi)冷(leng)堆產(chan)業(ye)鏈已(yi)初步(bu)形成(cheng)(cheng)，具備(bei)產(chan)業(ye)化(hua)推廣(guang)條件(jian)。中核(he)能源科(ke)技有限(xian)公司(si)副(fu)總經(jing)理(li)、總工(gong)(gong)(gong)程(cheng)師石琦(qi)介紹，目前，在充分吸(xi)收(shou)、利(li)用示范工(gong)(gong)(gong)程(cheng)的主工(gong)(gong)(gong)藝(yi)、主設備(bei)、固有安全設計(ji)、工(gong)(gong)(gong)程(cheng)驗(yan)證實踐等方面的經(jing)驗(yan)基礎上，60萬千瓦高溫(wen)氣(qi)(qi)冷(leng)堆技術方案(an)已(yi)經(jing)形成(cheng)(cheng)，已(yi)完(wan)成(cheng)(cheng)了(le)核(he)島的初步(bu)設計(ji)，全面轉入施工(gong)(gong)(gong)圖設計(ji)階段。

原標題：高溫氣冷堆打開核電發展新空間
記者：谷業凱
責任編輯：王婉瑩
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