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我国四代核电为何能实现领跑

2023-12-12 07:53:40 来源:
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。
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