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重磅!全球首座第四代核電站商運投產(chǎn)
作者:  2023-12-15 11:51:57
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2023年12月06日,全球首臺四代核電機組——華能石島灣高溫氣冷堆核電站完成168小時(shí)滿(mǎn)功率連續運行考核,正式投入商業(yè)運行。

這是我國具有完全自主知識產(chǎn)權的國家重大科技專(zhuān)項標志性成果,也是全球首座第四代核電站,標志著(zhù)我國在第四代核電技術(shù)領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平。

用氣體作為冷卻劑的氣冷反應堆技術(shù),最早應用于軍用核材料的生產(chǎn),后來(lái)逐步發(fā)展成為商用發(fā)電的動(dòng)力反應堆。它大致分為四個(gè)階段:早期氣冷堆(Magnox 堆)、改進(jìn)型氣冷堆(AGR 堆)、高溫氣冷堆和模塊式高溫氣冷堆。

模塊式高溫氣冷堆按照堆芯結構的特點(diǎn),還可以分為球床堆和棱柱堆兩大類(lèi)型。球床堆采用球形燃料元件,利用球在反應堆堆芯中的緩慢移動(dòng)實(shí)現不停堆連續換料。它的優(yōu)點(diǎn)是提高反應堆的可利用率,實(shí)現比較均勻的功率分布和燃料的燃耗深度,以及沒(méi)有大的后備反應性,有利于反應堆的控制。

球床堆技術(shù)由德國于利希研究中心 R. Schulton教授發(fā)明,在德國開(kāi)展了大量的研究和發(fā)展工作,建設了 15 MWe 的高溫氣冷堆(AVR)實(shí)驗反應堆和 300 MWe 的高溫釷反應(THTR)工業(yè)示范堆。我國在國家高科技研究發(fā)展計劃的支持下于 2000 年在清華大學(xué)建成 10 MW 高溫氣冷試驗堆(HTR-10),是世界上首個(gè)實(shí)現“模塊式”肩并肩布置的球床高溫氣冷堆的實(shí)驗堆。

美國和日本主要發(fā)展了棱柱堆。美國建設了Peach Bottom 實(shí)驗堆和 Fort St. Vrain 工業(yè)示范堆,日本建設了高溫實(shí)驗反應堆(HTTR)。球床堆和棱柱堆的主要差別是燃料的幾何形狀不同。但是兩種高溫氣冷堆的核心技術(shù),例如,全陶瓷包覆顆粒燃料、氦氣冷卻劑和石墨慢化劑都是相同的。二者在20 世紀 80 年代以后不約而同地轉向了“模塊式”高溫氣冷堆的技術(shù)發(fā)展方向,應用領(lǐng)域也是相同的。

具有優(yōu)異的固有安全性是模塊式高溫氣冷堆的突出特征。國際上把高溫氣冷堆列為符合第四代先進(jìn)核能系統技術(shù)要求的堆型之一。2003 年發(fā)表的第四代核能系統路線(xiàn)圖報告把超高溫氣冷堆(VHTR)列為第四代核能系統 6 種候選技術(shù)之一。2010年后更新的路線(xiàn)圖報告則將 VHTR 更改為 V/HTR(超高溫氣冷堆 / 高溫氣冷堆),并說(shuō)明它包括的溫度范圍是 700~1000 ℃。

中國建設了世界第一個(gè)模塊式高溫氣冷堆的實(shí)驗堆,熱功率為 10 MWt 的清華大學(xué) 10 MW 高溫氣冷堆實(shí)驗堆(HTR-10),以及第一個(gè)模塊式高溫氣冷堆的工業(yè)示范電站,即華能山東石島灣 20 萬(wàn)千瓦級高溫氣冷堆核電站示范工程(HTR-PM),含兩個(gè)熱功率為 250 MWt 的反應堆模塊。

華能石島灣高溫氣冷堆于2012年12月開(kāi)工,2021年12月首次并網(wǎng)發(fā)電,此次是在穩定電功率水平上正式投產(chǎn)轉入商業(yè)運行。

(來(lái)源:新華社)

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