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重磅!全球首座第四代核电站商运投产
作者:  2023-12-15 11:51:57
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2023年12月06日,全球首台四代核电机组——华能石岛湾高温气冷堆核电站完成168小时满功率连续运行考核,正式投入商业运行。

这是我国具有完全自主知识产权的国家重大科技专项标志性成果,也是全球首座第四代核电站,标志着我国在第四代核电技术领域达到世界领先水平。

用气体作为冷却剂的气冷反应堆技术,最早应用于军用核材料的生产,后来逐步发展成为商用发电的动力反应堆。它大致分为四个阶段:早期气冷堆(Magnox 堆)、改进型气冷堆(AGR 堆)、高温气冷堆和模块式高温气冷堆。

模块式高温气冷堆按照堆芯结构的特点,还可以分为球床堆和棱柱堆两大类型。球床堆采用球形燃料元件,利用球在反应堆堆芯中的缓慢移动实现不停堆连续换料。它的优点是提高反应堆的可利用率,实现比较均匀的功率分布和燃料的燃耗深度,以及没有大的后备反应性,有利于反应堆的控制。

球床堆技术由德国于利希研究中心 R. Schulton教授发明,在德国开展了大量的研究和发展工作,建设了 15 MWe 的高温气冷堆(AVR)实验反应堆和 300 MWe 的高温钍反应(THTR)工业示范堆。我国在国家高科技研究发展计划的支持下于 2000 年在清华大学建成 10 MW 高温气冷试验堆(HTR-10),是世界上首个实现“模块式”肩并肩布置的球床高温气冷堆的实验堆。

美国和日本主要发展了棱柱堆。美国建设了Peach Bottom 实验堆和 Fort St. Vrain 工业示范堆,日本建设了高温实验反应堆(HTTR)。球床堆和棱柱堆的主要差别是燃料的几何形状不同。但是两种高温气冷堆的核心技术,例如,全陶瓷包覆颗粒燃料、氦气冷却剂和石墨慢化剂都是相同的。二者在20 世纪 80 年代以后不约而同地转向了“模块式”高温气冷堆的技术发展方向,应用领域也是相同的。

具有优异的固有安全性是模块式高温气冷堆的突出特征。国际上把高温气冷堆列为符合第四代先进核能系统技术要求的堆型之一。2003 年发表的第四代核能系统路线图报告把超高温气冷堆(VHTR)列为第四代核能系统 6 种候选技术之一。2010年后更新的路线图报告则将 VHTR 更改为 V/HTR(超高温气冷堆 / 高温气冷堆),并说明它包括的温度范围是 700~1000 ℃。

中国建设了世界第一个模块式高温气冷堆的实验堆,热功率为 10 MWt 的清华大学 10 MW 高温气冷堆实验堆(HTR-10),以及第一个模块式高温气冷堆的工业示范电站,即华能山东石岛湾 20 万千瓦级高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM),含两个热功率为 250 MWt 的反应堆模块。

华能石岛湾高温气冷堆于2012年12月开工,2021年12月首次并网发电,此次是在稳定电功率水平上正式投产转入商业运行。

(来源:新华社)

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