我国四代核电为何能实现领跑
2023-12-10 11:13:43

近日,石岛湾高温气冷堆核电站顺利完成168小时持续运行考核,正式投入商业运行。这是全球首座投入商运的第四代核电站,是具有完全自主知识产权的国家重大科技专项标志性成果。

高温气冷堆的最大亮点就是在全世界核电站中前所未有地实现了“固有安全”,它是不会熔毁的核反应堆。这是对核电发展具有重大意义的革命性突破。

影响世界核电发展的不确定因素中,最核心的因素一直是安全。按国际原子能机构对核事件的分级标准,4级至7级为核事故,等级越高危害越大。1979年美国三里岛核事故为5级,1986年前苏联切尔诺贝利核事故和2011年日本福岛核事故都是最高等级7级。这三起核事故,都引发了全球范围的反思,推动了核安全技术改进和核能监管加强。

有没有可能釜底抽薪,建成永远不会出现堆芯熔毁的核电站?早在1956年,美国核科学家泰勒就提出了“固有安全”概念:要使公众接受核能,反应堆安全必须是“固有的”。他还提出一个验证实验:抽出所有控制棒而堆芯不熔毁,设计才足够安全。这个想法被中国科学家实现了——高温气冷堆依靠特殊陶瓷包裹燃料元件,利用惰性气体氦气取代水作为冷却剂,可确保反应堆在丧失电源等极限情况下,不采取任何干预措施都能依靠自身特性保持安全状态,不会出现堆芯熔毁和放射性物质外泄。

实现“固有安全”极为不易,是一场持续了数十年的长跑。在石岛湾核电站工程中,清华大学是技术研发主体。早在上世纪80年代,王大中就带领清华大学核研院团队将研究目标指向反应堆固有安全,2000年建成了10兆瓦高温气冷实验堆,并于2004年9月在国际原子能机构组织的24个国家60余位科学家的见证下完成了“不插入控制棒下反应堆丧失冷却”的安全试验。2006年“高温气冷堆核电站”被列入国家科技重大专项,清华大学核研院院长张作义任总设计师。

高温气冷堆是一个向科技创新要“新质生产力”的重大成果。安全的高温气冷堆,未来也将成为“印钞”的高温气冷堆。

位于山东荣成的石岛湾高温气冷堆示范工程,由中国华能、清华大学、中核集团共同建设,于2012年12月正式开工,2021年12月首次并网发电。在示范工程从设计、建设到商运的全过程中,国内外无任何先例可循,我们突破了一大批“从0到1”的关键核心技术,获得了完全自主知识产权,形成了完整产业链,建成了可复制、可推广的标准化管理体系,引领了世界核电技术发展方向。

示范工程集聚了设计研发、工程建设、设备制造、生产运营等产业链上下游500余家单位;核岛设备15000余台(套),首台(套)设备超过2200台,世界首创型设备超过660台,国产化率达到93.4%;配套建设了目前世界最大规模的年产30万个燃料球的燃料元件生产线。目前,高温气冷堆商业化推广正在拉开序幕,新的项目已经开始启动。

石岛湾核电站的成功商运,是一块成色十足的金牌。中国的核能科学家和工程师团队研发出以固有安全为主要特征的先进核能技术,实现了从跟跑、并跑到领跑世界的跨越,并在第四代先进核能的赛道上,跑出了遥遥领先的阵势。

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