作者:王静 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/9/1 11:06:17
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世界首台“不会熔毁的反应堆”将在山东荣成建成

 

8月31日,由科技部、国家能源局共同组织的国家科技重大专项——大型先进压水堆和高温气冷堆新闻发布会在北京举行。在国家重大科技专项支持下,我国第四代核反应堆,即高温气冷堆的成功研究,被称为“不会熔毁的反应堆”,即将在山东荣成建成。该反应堆将成为世界首台高温气冷反应堆,赢得了国际同行的高度赞赏。

高温气冷堆核电站技术总师张作义解释,于2012年在荣成开工的世界首座高温气冷堆,是国家核电重大专项的重要组成部分。荣成气冷堆基于清华大学已建成运行的10MW高温气冷实验堆,进行工业放大与工程实验验证,将建成具有自主知识产权的20万千瓦模块式核电示范工程。

截至目前,工程设计和土建工程已经全部完成,除个别设备以外的全部设备已经到达现场,或者正在进行出厂验收。主要设备已经就位,第1个反应堆模块的安装即将完成。汽轮发电机组,核岛110kV倒送电,核电厂主控制室,模拟机等设施已经投入使用。示范工程已全面进入调试阶段。

张作义认为,高温气冷核反应堆主要在三方面取得创新性进展。高性能核燃料,工业放大与工程技术试验验证,以及主要关键设备的研制。

在核燃料方面,利用清华大学中试生产线的技术成果,中国核工业集团包头北方核燃料公司建成了高温气冷堆核燃料元件厂,年产30万个全陶瓷型的高性能核燃料燃料球。这个采用中国自主研发技术,全部装备国产化的燃料元件厂在技术水平和生产规模上居于世界首位。

厂方在批量生产过程中任意选取了10个燃料球,送到欧盟的高通量实验核反应堆中,在1100℃的高温下,接受了3年的实际核裂变及中子辐照考验。辐照后的燃料球又在厚铅玻璃屏蔽的实验装置内加热到1650℃,测试在这种极限条件下,核燃料里面核裂变产生的放射性泄露的量。结果表明,燃料元件在高达1650℃高温条件下,能够有效地阻挡放射性的泄露,有关指标达到了世界最好水平。

“如果设计这样的核反应堆,在极端事故下,不要任何干预,核燃料的温度都不会超过上述经过验证的1650℃高温限值。因而能得到一种近乎理想的安全的核反应堆,依靠材料本身的能力,就能够保证反应堆放射性不会熔毁,不会大量外泄。这是高温气冷堆确保固有安全的最核心技术。” 张作义说。

在工业放大与工程技术试验验证方面,我国的高温气冷堆核电站示范工程不仅仅是世界首台套,而且是“创新性”技术。在重大专项的支持下,在清华大学核研院北京昌平基地内,建设了世界上规模最大的高温高压氦气工程试验台架,模拟反应堆内同样的条件,全尺寸实际测试了高温气冷堆核心关键设备。

在设备研制方面,完成了一系列世界首台套的重大装备的制造,并在示范工程上已实现了90%的国产化率。福布斯杂志在2016年11月发表的评论文章说,中国关于高温气冷堆的报告“获得了全场持久的掌声,响起了只有在足球场上才能听到的喝彩声”。这即是第四代核反应堆,也是目前安全性最高、最接近商业化的第四代核电技术。

张作义补充,荣成核反应堆出口温度为750℃。在同样的反应堆设计及使用同样材料情况下,可以实现950-1000℃的高温供热。利用这种高温能量,可以用来大规模高效率生产氢气,为从钢铁工业到汽车交通等各种领域提供新型能源,推动这些领域的跨越式发展。这就是“高温”。

国家能源局核电司副司长秦志军介绍,核电专项自2008年启动实施10年来,我国核电从依托国外技术到拥有自主技术,在各方面能力均大幅提升,已具备了核电技术及装备“走出去”的实力,使我国跻身世界核电大国行列。

截至目前已形成新产品、新材料、新工艺、新装置等980项,申请知识产权3000余项,编制行业及企业标准849项,培养41个创新团队和各类科技人才、青年学术和技术带头人800余人,涌现出一批创新领军人物,使我国核电自主创新能力显著提升,为实现核电强国目标奠定了坚实基础。除了高温气冷堆,我国的压水堆CAP1400亦具有国际竞争力,此反应堆在AP1000引进消化吸收基础上完成。

 
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