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高温气冷堆技术是什么?如何确保核电反应安全性?一文了解

央视新闻
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今天(12月6日),我国具有完全自主知识产权的国家重大科技专项、全球首座第四代核电站在山东荣成正式投入商业运行,标志着我国在第四代核电技术研发和应用领域达到世界领先水平。高温气冷堆技术是最新一代的核电技术。

什么是高温气冷堆?

高温气冷堆,包括“高温”“气冷”两个关键词。“高温”是指反应堆堆芯采用石墨等耐高温材料,使得堆芯出口温度可以达到其他堆型难以企及的高度,让它不仅能高效发电,还能利用高温实现核能综合利用、一举多得。“气冷”是指反应堆采用惰性气体氦气进行堆芯冷却和热传导,而非传统压水堆核电站的“水冷”方式,氦气在高温下不容易与反应堆其他物质发生反应,因此叫做“高温气冷堆”。

高温气冷堆:“天生”安全的核反应堆

安全性是核能发展的生命线,高温气冷堆作为第四代核能技术的先进堆型,它具有“天生”的固有安全性,这样的安全性从何而来?

高温气冷堆被称作“不会熔毁的反应堆”,它所具备的安全性是从设计原理阶段就实现了的固有安全性。

固有安全性=不外泄 不失控 不熔毁

清华大学核能与新能源技术研究院院长 张作义:固有安全反应堆按照定义就是在任何事故和自然灾害条件下,不依靠人为的干预,也不依靠外加动力,反应堆按照自然规律能够自然冷却,堆芯不会熔化。

固有安全性法宝一:四层耐高温“盔甲”

眼前这个拳头大小的黑色圆球,就是高温气冷堆的燃料球。

华能石岛湾高温气冷堆示范工程调试人员 王锐:它最外面一层是石墨,里面有大概这样12000个燃料颗粒,每个燃料颗粒里都有这个用于发生核裂变反应、释放能量的核燃料。与其他燃料不同,这里的核燃料被四层耐高温的陶瓷“盔甲”层层包裹,可有效防止放射性物质外泄。

固有安全性法宝二:“搭积木”而成的核电站

高温气冷堆示范工程采用模块化设计制造,由两座模块化反应堆组合而成,每一个模块都是一座可以独立运行的小反应堆,能随时连续地装卸核燃料。

迈进高温气冷堆调试的“无人区”

高温气冷堆技术在国际上开展了大量的研究和设计工作,但是一直没有成功建成商业电站。高温气冷堆示范工程从2020年7月全面进入调试阶段到今天正式投产,在机组调试运行上闯过重重关卡,迈进世界核电技术的“无人区”。

核电站的调试工作相当于给机组“排雷”,对于拥有2200多个首台套设备的高温气冷堆示范工程来说,毫无经验可循,难度极大。在石岛湾核电站,这里拥有世界上最大、最重的核电压力容器,它是用来包裹堆芯和氦气的大金属罐,氦气分子小、易泄漏,因此调试的首要任务是验证压力容器的密封性。

华能石岛湾高温气冷堆示范工程调试人员 王锐:这可以说是罕见的大体积、高气压试验,潜在风险高,我们要对压力容器上100多个可能漏气的风险点开展监测,同时控制它的温度,避免设备损坏。

经过近30个月的调试工作,工程人员累计完成700多项调试试验,研发了针对高温气冷堆特有的调试运行六大关键核心技术,成功验证了高温气冷堆的固有安全性和持续运行能力等,实现了机组的安全稳定运行。

编辑 | 

龙菊珍

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陆勇

编审 | 

侯莹

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