中國核電已成為(wei) 世界能源市場一支不容忽視的力量。中國核學會(hui) 理事長、中國工程院院士李冠興(xing) 日前表示,核能在中國已進入規模化發展的新時期,中國正在成為(wei) 核電發展的中心,並為(wei) 全球核能發展注入強勁動力。在建機組規模位居世界第一,技術路線“百花齊放”,在三代堆型中,既有從(cong) 國外引進的AP1000、EPR,也有自主研發的華龍一號、CAP1400。其中,我國自主研發建設的全球首座高溫氣冷堆示範工程,因具有第四代核電安全特征受到世界矚目。
全球首座高溫氣冷堆工程進展順利
華能山東(dong) 石島灣核電有限公司是中國華能集團公司控股企業(ye) ,由華能集團、中核建設集團和清華大學合資建設,項目以已建成投運的清華大學10兆瓦高溫氣冷實驗堆為(wei) 基礎,規劃建設一台20萬(wan) 千瓦高溫氣冷堆核電機組。
作為(wei) 國家科技重大專(zhuan) 項之一,高溫氣冷堆核電站示範工程項目於(yu) 2012年底開工建設,目前仍在建設中。記者在華能山東(dong) 石島灣核電有限公司看到,辦公大樓、職工食堂、值班宿舍、培訓中心、綜合倉(cang) 庫、應急道路、碼頭等已經投入使用,40多米高的反應堆廠房高高矗立,核電廠內(nei) 綠樹成蔭。
從(cong) 20世紀60年代開始,英國、美國和德國開始研發高溫氣冷堆。從(cong) 70年代中期起,清華大學核研院開始進行高溫氣冷堆的研發。2004年9月底,由國際原子能機構主持,清華大學核研院在10兆瓦高溫氣冷堆實驗堆上進行了固有安全驗證實驗。
實驗結果顯示,在嚴(yan) 重事故下,包括喪(sang) 失所有冷卻能力的情況下,不采取任何人為(wei) 和機器的幹預,反應堆能保持安全狀態,並將剩餘(yu) 熱量排出。美國核學會(hui) 前任主席克達克教授對這一安全實驗給予了高度評價(jia) :“中國這個(ge) 高溫氣冷實驗堆的技術及安全水平已經走在了世界前列。”
石島灣核電廠兩(liang) 台機組的核心部件反應堆壓力容器已於(yu) 2016年安裝完成。壓力容器高約25米,重約610噸,由上海電氣核電設備有限公司自主研發製造,實現了超大型反應堆壓力容器設備的國產(chan) 化製造。
據華能山東(dong) 石島灣核電有限公司黨(dang) 委書(shu) 記、總經理毛巍介紹,高溫氣冷堆示範工程的壓力容器、主氦風機和蒸發器等設備均實現國產(chan) 。
石島灣核電廠地處東(dong) 部沿海的山東(dong) 半島最東(dong) 端,廠址條件優(you) 良,地質結構穩定,無海嘯曆史記錄,周邊人口密度低,無須遷移人口,交通條件、取水條件良好,電力出線便捷,是國內(nei) 具備開發建設大型核電基地的優(you) 良濱海廠址之一。這裏還規劃建設6台百萬(wan) 千瓦級壓水堆核電機組,規劃總容量在800萬(wan) 千瓦以上。
高溫氣冷堆受到國際關(guan) 注
高溫氣冷堆在當前核電堆型中處於(yu) 什麽(me) 位置,從(cong) 下麵的分類中可以一窺究竟。
第一代(GEN-I)核電站是早期的原型堆電站,即1950年至1960年前期開發的輕水堆核電站,如美國的希平港壓水堆、德累斯頓沸水堆以及英國的鎂諾克斯石墨氣冷堆等。
第二代(GEN-Ⅱ)核電站是1960年後期到1990年前期在第一代核電站基礎上開發建設的大型商用核電站,如加拿大坎杜堆、蘇聯的壓水堆等。目前世界上的大多數核電站都屬於(yu) 第二代核電站。
第三代(GEN-Ⅲ)是指先進的輕水堆核電站,即1990年後期到2010年開始運行的核電站。第三代核電站采用標準化、最佳化設計和安全性更高的非能動安全係統,如先進沸水堆、係統80+、AP1000、EPR 等歐洲壓水堆等。
第四代(GEN-Ⅳ)是待開發的核電站,其目標是到2030年達到實用化的程度,主要特征是經濟性高(與(yu) 天然氣火力發電站相當)、安全性好、廢物產(chan) 生量小,並能防止核擴散。
據介紹,和第三代核電站采用的壓水堆技術不同,高溫氣冷堆核電站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,達到第四代核能係統核安全目標。係統采用傳(chuan) 統的蒸汽循環,發電效率可以達到40%以上,是目前發電效率最高的核反應堆。
目前世界上的主要有核國家都在積極發展高溫氣冷堆技術用於(yu) 發電與(yu) 製氫。2005年美國能源法案要求能源部必須在2021年前開發並示範利用高溫氣冷堆技術進行發電和(或)製氫的技術和經濟可行性。法國的法馬通公司也在積極開展高溫氣冷堆技術研究,並已參加美國愛達荷高溫氣冷堆項目的投標。日本已經建成了高溫工程試驗研究堆HTTR用於(yu) 研究高溫氣冷堆技術和高溫製氫技術。俄羅斯與(yu) 美國共同開發利用高溫氣冷堆燒鈈(Pu)的研究。南非已經開展了建設高溫氣冷堆電站的前期工作。
或成為(wei) 世界核能重要補充
在國家能源局的支持下,依托示範電站建設,華能集團已經開展了高溫氣冷堆商業(ye) 化推廣前景及經濟性研究。初步研究結果認為(wei) :高溫氣冷堆具有固有安全性、係統簡單、小型模塊化、發電效率高、應用途徑廣和廠址適應性強等獨特競爭(zheng) 優(you) 勢,且具有潛在經濟競爭(zheng) 力。由於(yu) 堆芯出口溫度高,高溫氣冷堆特別適合於(yu) 大規模製氫。高溫氣冷堆還可以用於(yu) 多數的工藝熱應用領域,包括煤的氣化與(yu) 液化、直接還原煉鋼、稠油熱采、油頁岩提煉等。
根據推廣路線圖設想,具體(ti) 可分為(wei) 近期準備啟動階段(“十三五”期間)、中期規模化發展階段(2021年—2030年)、遠期跨越發展階段(2031年以後)三步走。
毛巍認為(wei) ,高溫氣冷堆將為(wei) 我國和世界能源帶來三方麵利好:
一是適應國家積極發展核電的需求。模塊式高溫氣冷堆固有安全性好,發電效率高:單一模塊反應堆功率規模較小,通過多個(ge) 模塊組合可以形成不同規模的電站。在廠址選擇及電網要求上有靈活性。在我國核電市場上,大型壓水堆核電站將起主導作用。模塊式高溫氣冷堆核電站可作為(wei) 大型壓水堆核電站的補充,以滿足國家積極發展核電的戰略需求。
二是適應國家未來對核能製氫和高溫工藝熱的需求。隨著石油需求的進一步增長和可開采儲(chu) 量的減少,預計國際油價(jia) 將進一步增長,國際上圍繞石油供應的政治經濟鬥爭(zheng) 會(hui) 進一步加劇。利用高溫氣冷堆出口溫度高的獨特優(you) 勢,提供高溫熱源,實現規模化製氫,是核能利用的新領域。在稠油熱采、煤的氣化液化、煉鋼及化工過程等方麵也存在對高溫工藝熱的需求。模塊式高溫氣冷堆技術可以成為(wei) 滿足國家未來對核能製氫和高溫工藝熱需求的主力技術之一。
三是適應國家發展先進核電技術的需求。國際上針對先進核電技術研究開發上的競爭(zheng) 激烈。在模塊式高溫氣冷堆技術上,我國已經處於(yu) 世界前列,如完成從(cong) 實驗堆技術向商業(ye) 堆技術的提升,從(cong) 而在先進核電技術領域上實現自主創新。中國已與(yu) 沙特、阿聯酋等國家和地區簽訂了高溫氣冷堆項目合作諒解備忘錄,並在國內(nei) 多個(ge) 省市開展了60萬(wan) 千瓦高溫氣冷堆項目前期工作,助推高溫氣冷堆項目的商業(ye) 化推廣。
“高溫氣冷堆示範工程具有第四代安全特征,對於(yu) 促進中國核能技術進步,實施核電走出去,使中國從(cong) 核電大國邁入核電強國具有重大戰略意義(yi) 。”毛巍說。




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