高温气冷堆工程受瞩目 世界核电迎来“中国芯”

中国的核电已经成为世界能源市场中不可忽视的力量。中国核学会会长、中国工程院院士李日前表示，中国核能已进入大规模发展的新时代。中国正在成为核电发展的中心，并为全球核能发展注入强大动力。在建单位规模居世界第一，技术路线“百花齐放”。三代反应堆中，不仅有国外进口的AP1000和EPR，还有华龙1号和CAP1400自主研发。其中，由中国自主开发建设的世界首个高温气冷堆示范工程，因其第四代核电安全特性而引起了全世界的关注。

世界上第一个高温气冷堆

这个项目进展顺利。

华能山东石岛湾核电有限公司是中国华能集团公司的控股公司。这是华能集团、中国核电建设集团和清华大学的合资企业。该项目计划在已建成并投入运行的清华大学10兆瓦高温气冷实验堆的基础上，建设20万千瓦高温气冷堆核电机组。

作为国家重大科技项目之一，高温气冷堆核电站示范工程于2012年底开工建设，目前仍在建设中。记者在华能山东石岛湾核电有限公司看到，办公楼、员工食堂、值班宿舍、培训中心、综合仓库、应急道路、码头等。已经投入使用。这座40米高的反应堆厂房高高耸立在核电站的阴凉处。

从20世纪60年代起，英国、美国和德国开始发展高温气冷堆。自20世纪70年代中期以来，清华大学核研究所一直在开发高温气冷堆。2004年9月底，在国际原子能机构的主持下，清华大学核研究所对10 MW高温气冷堆进行了固有安全验证实验。

实验结果表明，在严重事故下，包括失去所有冷却能力，反应堆可以保持在一个安全的状态，没有任何人或机器的干预，余热可以被释放。美国核学会前主席柯克教授对安全实验给予了高度评价:“中国，一个高温气冷反应堆，已经在技术和安全方面处于世界领先地位。”

反应堆压力容器是石岛湾核电站两个机组的核心部件，安装于2016年。压力容器大约25米高，重约610吨。由上海核电设备有限公司自主开发制造，实现了超大型反应堆压力容器设备的国产化。

华能山东石岛湾核电有限公司党委书记兼总经理毛伟表示，高温气冷堆示范工程的压力容器、主氦气风机、蒸发器等设备均为国产。

石岛湾核电站位于山东半岛最东端的东海岸。场地条件优越，地质结构稳定，无海啸历史，周边人口密度低，不需要搬迁人口，交通条件好，取水条件好，电源出口方便。它是中国发展和建设大型核电基地的优秀沿海基地之一。还计划建造6兆瓦压水堆核电机组，计划总容量超过8兆瓦。

高温气冷堆引起国际关注。

HTGR在当前核反应堆类型中的位置可以从以下分类中看出。

第一代核电厂是早期的原型核电厂，即从1950年到1960年初发展起来的轻水反应堆核电厂，如美国的石屏港压水堆、英国的德累斯顿沸水堆和马格努斯石墨气冷堆。

第二代(gen-ⅱ)核电站是在1960年末至1990年初第一代核电站的基础上开发建设的大型商用核电站，如加拿大的candu反应堆和苏联的压水堆。目前，世界上大多数核电站属于第二代。

第三代(gen-iii)是指先进的轻水反应堆核电厂，即从1990年末至2010年开始运行的核电厂。第三代核电厂采用标准化、优化设计和更安全的非能动安全系统，如先进的沸水堆、80+系统、亚太1000、EPR和其他欧洲压水堆。

第四代(第四代)是有待开发的核电站。其目标是到2030年达到实用水平。其主要特点是经济性高(相当于天然气热电站)、安全性好、废物产生量小和防止核扩散。

据报道，与第三代核电厂使用的压水堆技术不同，高温气冷堆核电厂具有良好的固有安全性，可确保反应堆在任何事故下不会发生堆芯熔化和大量放射性释放，从而实现第四代核电系统的核安全目标。该系统采用传统蒸汽循环，发电效率可达40%以上，是目前发电效率最高的核反应堆。

目前，世界主要核国家正在积极开发用于发电和制氢的高温气冷堆技术。《2005年美国能源法》要求能源部在2021年之前开发和论证使用高温气冷堆技术发电和/或制氢的技术和经济可行性。法国的法马顿公司也在积极开展高温气冷堆的技术研究，并参与了美国爱达荷州高温气冷堆项目的投标。日本HTTR建造了高温工程试验研究堆，研究高温气冷堆技术和高温制氢技术。俄罗斯和美国联合开发和利用高温气冷堆来燃烧钚。南非已经开始了建造高温气冷反应堆发电站的前期工作。

或者成为世界核能的重要补充

在国家能源局的支持下，依托示范电站建设，华能集团对高温气冷堆的商业化前景和经济性进行了研究。初步研究结果表明，HTGR具有固有安全性、系统简单、小规模模块化、发电效率高、适用范围广、现场适应性强等独特的竞争优势，具有潜在的经济竞争力。由于堆芯出口温度高，高温气冷堆特别适合大规模制氢。高温气冷堆也可用于许多工艺热应用领域，包括煤气化和液化、直接还原炼钢、重油热回收、油页岩提取等。

根据推广路线图的愿景，可分为三个步骤:短期准备和启动阶段(第十三个五年计划期间)、中期规模发展阶段(2021-2030年)和长期跨越式发展阶段(2031年后)。

毛伟认为，高温气冷堆将给中国和世界的能源带来三大好处:

一是适应国家积极发展核电的需要。模块化高温气冷堆具有良好的固有安全性和较高的发电效率:单个模块化反应堆的功率规模较小，多个模块组合可以形成不同规模的电站。选址和电网要求的灵活性。大型压水堆核电站将在中国核电市场发挥主导作用。模块化高温气冷堆核电站可以作为大型压水堆核电站的补充，以满足国家积极发展核电的战略需要。

第二是满足该国未来对核能制氢和高温工艺热的需求。随着石油需求的进一步增长和可采储量的减少，预计国际油价将进一步上涨，国际石油供应的政治和经济斗争将进一步加剧。利用高温气冷堆出口温度高的独特优势提供高温热源，实现大规模制氢是核能利用的一个新领域。在重油的热回收、煤的气化和液化、炼钢和化学过程中也需要高温工艺热。模块化高温气冷堆技术可以成为满足我国未来核能制氢和高温工艺热需求的主要技术之一。

第三是满足国家发展先进核电技术的需要。先进核电技术研发的国际竞争十分激烈。中国在模块化高温气冷堆技术方面已经走在世界前列，如从实验堆技术升级到商用堆技术，从而实现先进核电技术领域的自主创新。中国与沙特阿拉伯、阿拉伯联合酋长国等国家和地区签署了高温气冷堆项目合作谅解备忘录，并在中国多个省市开展了60万千瓦高温气冷堆项目的前期工作，以促进高温气冷堆项目的商业化。

“高温气冷堆示范工程具有第四代安全特性，对推动中国核能技术进步、实施核电走出去、实现中国从核电大国向核电强国的转变具有重要的战略意义。”毛伟说。

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