全球首個第四代核電技術示範電站、石島灣高溫氣冷堆成功臨界

2021年09月12日17:37

原標題:全球首個第四代核電技術示範電站、石島灣高溫氣冷堆成功臨界

全球第四代核電技術首個商業化示範項目正式帶功率運行。

華能集團9月12日發佈消息,當日9時35分,國家科技重大專項——華能石島灣高溫氣冷堆核電站示範工程1號反應堆首次達到臨界狀態,機組正式開啟帶核功率運行。這是該示範工程繼完成雙堆冷試、雙堆熱試、首次裝料後的又一重大進展,向著今年內並網發電的目標邁出關鍵性一步。

“臨界”是反應堆帶核功率運行的起點,相當於發動機點火。華能集團稱,高溫氣冷堆示範工程此次達到臨界狀態是通過球形燃料元件數量和控制棒“雙調節”的操作方式,從首次裝料到本次臨界共曆時23天。

高溫氣冷堆示範工程由華能集團牽頭,聯合清華大學、中核集團共同建設,裝機容量20萬千瓦,於2012年底在山東榮成開工建設,是我國具有完全自主知識產權、世界首座具有第四代先進核能系統特徵的球床模塊式高溫氣冷堆,也是我國落實核電“走出去”戰略的優選堆型之一,與探月工程、北鬥導航一併被列入十六個國家科技重大專項。

與目前更常見的壓水堆核電站不同,石島灣核電站採用了高溫氣冷堆技術路線。球床模塊式高溫氣冷堆採用全陶瓷包覆顆粒球形燃料元件,氦氣作冷卻劑,石墨作慢化劑,具有良好的固有安全性,能保證反應堆在任何事故下不發生堆芯熔化和放射性大量釋放,在核能發電、熱電冷聯產及高溫工藝熱應用等領域商業化應用前景廣闊。第四代核電技術的設計理念是大幅減少核廢料、更充分利用鈾資源,以進一步提高核電站的安全性和經濟性,高溫氣冷堆是國際核能領域公認的第四代核能系統中的候選堆型之一。

高溫氣冷堆示範工程是產學研結合的產物。早在國家“863”計劃支援下,清華大學核能與新能源技術研究院設計建造了10兆瓦高溫氣冷實驗堆,並於2003年順利完成72小時滿功率並網發電。2004年3月,華能集團與中國核建(已與中核集團重組)、清華大學簽署《高溫氣冷堆核電站示範工程合作意向書》。2006年2月,石島灣高溫氣冷堆核電站示範工程列入《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》十六個科技重大專項。2008年2月,高溫氣冷堆核電站重大專項實施方案獲國務院批準。

但受到日本福島核事故後國內叫停核電項目審批等事件影響,石島灣高溫氣冷堆項目直到2012年12月才正式開工建設,是國內核電重啟後首個新建核電項目。

“關於第四代核電技術,我們是世界上第一個實際建造電站的。”清華大學核能與新能源技術研究院院長、高溫氣冷堆示範工程總設計師張作義表示。清華大學披露的數據顯示,作為目前國產化率最高的核電項目,高溫氣冷堆示範工程的設備製造國產化率已高達93.4%,遠超重大專項75%的預設目標。

據華能集團介紹,該項目建設過程中整合設計研發、物資供應、工程建設、生產運營等產業鏈上下遊500餘家單位,全面提升示範工程技術應用能力和自主科技創新能力,先後攻克了核電領域多項世界性、行業性“卡脖子”關鍵技術。作為世界首座球床模塊式高溫氣冷堆,示範工程僅首次使用的設備就有2000多套,創新型設備600餘套,其中包括全球首台高溫氣冷堆螺旋盤管式直流蒸汽發生器,首台大功率、高溫熱態電磁軸承結構主氦風機,世界最大、重量最重的反應堆壓力容器等。

華能集團表示,下一步,高溫氣冷堆示範工程還將進行零功率物理試驗,驗證堆芯性能、控制棒價值及核儀表監測系統設備的可用性。該公司將持續規範開展示範工程後續調試和試運行等工作,確保今年年內首堆並網發電。

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