12月6日，我國具有完全自主知識產(chǎn)權的國家重大科技專項、全球首座第四代核電站在山東榮成正式投入商業(yè)運行，標志著我國在第四代核電技術研發(fā)和應用領域達到世界領先水平。高溫氣冷堆技術是最新一代的核電技術。
什么是高溫氣冷堆?
高溫氣冷堆，包括“高溫”“氣冷”兩個關鍵詞。“高溫”是指反應堆堆芯采用石墨等耐高溫材料，使得堆芯出口溫度可以達到其他堆型難以企及的高度，讓它不僅能高效發(fā)電，還能利用高溫實現(xiàn)核能綜合利用、一舉多得。“氣冷”是指反應堆采用惰性氣體氦氣進行堆芯冷卻和熱傳導，而非傳統(tǒng)壓水堆核電站的“水冷”方式，氦氣在高溫下不容易與反應堆其他物質(zhì)發(fā)生反應，因此叫做“高溫氣冷堆”。
高溫氣冷堆：“天生”安全的核反應堆
安全性是核能發(fā)展的生命線，高溫氣冷堆作為第四代核能技術的先進堆型，它具有“天生”的固有安全性，這樣的安全性從何而來?
高溫氣冷堆被稱作“不會熔毀的反應堆”，它所具備的安全性是從設計原理階段就實現(xiàn)了的固有安全性。
固有安全性=不外泄 不失控 不熔毀
清華大學核能與新能源技術研究院院長 張作義：固有安全反應堆按照定義就是在任何事故和自然災害條件下，不依靠人為的干預，也不依靠外加動力，反應堆按照自然規(guī)律能夠自然冷卻，堆芯不會熔化。
固有安全性法寶一：四層耐高溫“盔甲”
眼前這個拳頭大小的黑色圓球，就是高溫氣冷堆的燃料球。
華能石島灣高溫氣冷堆示范工程調(diào)試人員 王銳：它最外面一層是石墨，里面有大概這樣12000個燃料顆粒，每個燃料顆粒里都有這個用于發(fā)生核裂變反應、釋放能量的核燃料。與其他燃料不同，這里的核燃料被四層耐高溫的陶瓷“盔甲”層層包裹，可有效防止放射性物質(zhì)外泄。
固有安全性法寶二：“搭積木”而成的核電站
高溫氣冷堆示范工程采用模塊化設計制造，由兩座模塊化反應堆組合而成，每一個模塊都是一座可以獨立運行的小反應堆，能隨時連續(xù)地裝卸核燃料。
邁進高溫氣冷堆調(diào)試的“無人區(qū)”
高溫氣冷堆技術在國際上開展了大量的研究和設計工作，但是一直沒有成功建成商業(yè)電站。高溫氣冷堆示范工程從2020年7月全面進入調(diào)試階段到今天正式投產(chǎn)，在機組調(diào)試運行上闖過重重關卡，邁進世界核電技術的“無人區(qū)”。
核電站的調(diào)試工作相當于給機組“排雷”，對于擁有2200多個首臺套設備的高溫氣冷堆示范工程來說，毫無經(jīng)驗可循，難度極大。在石島灣核電站，這里擁有世界上最大、最重的核電壓力容器，它是用來包裹堆芯和氦氣的大金屬罐，氦氣分子小、易泄漏，因此調(diào)試的首要任務是驗證壓力容器的密封性。
華能石島灣高溫氣冷堆示范工程調(diào)試人員 王銳：這可以說是罕見的大體積、高氣壓試驗，潛在風險高，我們要對壓力容器上100多個可能漏氣的風險點開展監(jiān)測，同時控制它的溫度，避免設備損壞。
經(jīng)過近30個月的調(diào)試工作，工程人員累計完成700多項調(diào)試試驗，研發(fā)了針對高溫氣冷堆特有的調(diào)試運行六大關鍵核心技術，成功驗證了高溫氣冷堆的固有安全性和持續(xù)運行能力等，實現(xiàn)了機組的安全穩(wěn)定運行。
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