高溫氣冷堆

高溫氣冷堆的專貼，圖文并茂，供大家欣賞。 作者：張作義 山東榮城石島灣高溫氣冷堆核電站廠址 　　高溫氣冷堆核電站核島廠房 　　高溫氣冷堆核電站核島廠房 　　高溫氣冷堆核電站核島 　　主系統 　　高溫氣冷堆是國際上公認的具有先進技術特征的新型核反應堆。模塊式高溫氣冷堆核電站具有固有安全性、發電效率高、用途廣泛等特點，在國際上受到廣泛的重視，也是具有第四代核能系統主要特征的新型核反應堆堆型。國家科技重大專項高溫氣冷堆核電站示范工程揭牌意味著中國具有自主知識產權的、新一代核反應堆項目的建設取得積極進展。 ●張作義 2006年1月，在黨中央國務院批準發布的 《國家中長期科技發展規劃綱要（2006-2020）》中，大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站被列入16個重大專項之一。2008年2月，國務院常務會議審議并批準了大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站重大專項總體實施方案。 　　 高溫氣冷堆核電站重大專項目標及進展 高溫氣冷堆核電站重大專項的目標是：以我國已經建成運行的 10MW高溫氣冷實驗堆為基礎，攻克高溫氣冷堆工業放大與工程實驗驗證技術、高性能燃料元件批量制備技術，力爭在2013年前后建成具有自主知識產權的20萬千瓦級模塊式高溫氣冷堆商業化示范電站，以及開展氦氣透平直接循環發電及高溫堆制氫等技術研究，為發展第四代核電技術奠定基礎。 　　高溫氣冷堆核電站重大專項的中心任務是在山東榮城石島灣核電廠址建設一座電功率為20萬千瓦的高溫氣冷堆核電站示范工程。這種反應堆的堆芯是由直徑為6厘米的核燃料球堆積而成，利用氦氣作冷卻劑。反應堆入口氦氣溫度是250℃，出口溫度750℃。被加熱的氦氣流經蒸汽發生器，把蒸汽發生器里的高壓水加熱成壓力是 13.5MPa，溫度566℃的過熱蒸汽，然后去推動火電站中常見的常規蒸汽輪機發電。機組發電效率超過40%。 　　以示范電站建設為牽引，還將建設一批大型工程實驗臺架，建設年產30萬個燃料球的核燃料生產線。 　　在高溫氣冷堆核電站重大專項中，由中國華能集團、中國核工業建設集團、清華控股有限公司合資組建的華能山東石島灣核電有限公司成為示范工程的業主公司。由中國核工業建設集團、清華控股公司、中國廣東核電集團合資成立的中核能源科技有限公司成為核島工程的實施主體，對示范工程核島實施EPC總承包和設備集成，它將成為未來中國和世界市場上高溫氣冷堆核電技術的集成提供商和工程總承包商。我校核研院是研發主體，負責技術攻關和核島主設備設計，制定總體技術方案。中國核工業集團公司北方核燃料公司負責具有世界先進水平的高性能燃料元件的生產。 　　自2001年以來，關于高溫氣冷堆商業化示范工程技術方案的研究已經開展了大量深入細致的工作，在2006年最終確定了電站總體技術方案。迄今為止，初步設計已經完成并通過審查，科研攻關和工程驗證工作全面展開。廠址環境評價工作已經完成，初步安全分析報告已經提交國家核安全局，正在開展審評工作。山東榮城石島灣廠址的現場五通一平工作已經基本完成。 　　2008年 10月 7日，國家科技重大專項高溫氣冷堆核電站示范工程揭牌暨核島設計、采購和建設服務的總承包協議在北京釣魚臺國賓館簽訂。該協議將以書面形式形成以企業為主體、產學研結合的、有戰斗力的創新群體。當天，我們還與上海、哈爾濱等制造集團簽署構成核電站設備主體的反應堆壓力容器、蒸汽發生器、金屬堆內構件、石墨和碳堆內構件的設備采購和研制合同，形成國產化的設備研制群體和產業鏈；還簽署了構成常規島主要設備的汽輪機和發電機的供貨合同。 　　上述進展表明，隨著重大專項實施方案的批準，高溫氣冷堆核電站國家重大專項已經轉入工程實施階段，我們國家在世界上建成第一座具有第四代核電主要特征、具有自主知識產權的高溫氣冷堆核電站上取得了一個具有重要里程碑意義的進展。 　　 高溫氣冷堆的特點 那么，高溫氣冷堆有什么特點呢？ 　　它的第一個特點是高溫：反應堆堆芯出口氦氣溫度可達到700℃~950℃，是目前核電站所能達到的最高溫度。用于發電，可以比普通核電站提高發電效率20%~50%。高溫熱還可以用于其他很多工業過程，目前最吸引人的是大規模核能制氫，還有非常規石油如稠油和油砂的開采等，用核能替代這個世界上日益昂貴的石油和天然氣。 　　它的第二個特點是進一步提高的安全性：目前的第二代和第三代核電站也是非常安全的，這是經過實踐檢驗的事實。但是，人類在核能安全的探索是無止境的。在全世界，從美國的麻省理工、加州伯克利到東京大學等各大學著名學者、德國的國家研究中心、一些著名公司紛紛致力于更加安全的核能技術的研發。經過比較和認真研究提出的先進核能系統的概念有數十種甚至上百種。這些概念被廣為研究。其中具代表性的一種就是被認為具有固有安全特性、能夠避免反應堆堆芯熔化的模塊式高溫氣冷堆。目前，它的安全原理已經得到驗證，正在開展的示范電站的建設，除了在商業規模上進一步驗證其安全性外，還要驗證它是否能夠因為簡化而帶來經濟上的好處。 　　高溫氣冷堆的第三個特點是模塊式：它被設計成具有比較小的單一反應堆模塊功率，但是可以根據市場的要求將若干個模塊組合起來，形成更大的機組。這樣可以具有靈活性，減少造價，節省工期。 　　在我國，高溫氣冷堆可以成為我國壓水堆核能發電技術的一個補充，并在核能的非發電利用中充當主力角色。同時，它是我國具有獨立自主知識產權的先進核電技術，可以帶動我國核能發電設備進軍廣闊的世界核電市場，尤其是在第三世界中的市場。 　　目前世界上有3個以建設商業化示范電站為目標的高溫氣冷堆核電站項目。一個是中國的高溫氣冷堆核電站示范項目，我們給他命名為HTR-PM項目，我們的目標是力爭在2013年前后建成；第二個是南非PBMR公司牽頭，美國西屋公司參與的球床模塊式高溫氣冷堆項目PBMR，它目前的計劃是2014年建成；第三個是美國的下一代核電廠項目，英文簡稱為NGNP，NG的意思就是下一代，該項目是美國國會通過的能源法案規定的重點研發項目之一，它的計劃是2021年建成。明年美國國會的撥款 會 進 一 步 增 加 。NGNP項目處于開展關鍵技術實驗征集建設方案的階段。其他國家，如日本、韓國、歐盟、俄羅斯都處于技術研發階段。高溫氣冷堆的建設已經形成了中國、南非和美國競爭的局面，其中中國有可能最早讓它實現商業化運行。 　　 高溫氣冷堆核電站重大專項給我們的啟示 高溫氣冷堆核電站重大專項的進展，還給我們帶來以下兩條重要體會： 　　第一，它表明我們中國人有必要的技術能力，在充滿競爭的重大高新技術領域實現自主創新。 　　迄今為止，在高溫氣冷堆領域，我們完成了跟蹤國際發展前沿、攻克主要關鍵技術、實施系統集成、建成10MW高溫氣冷試驗堆，以及在實驗堆成功的基礎上攻克工業放大關鍵技術。現在，我們開始建設商業規模的示范電站，并爭取最終實現商業化。 　　1979年，作為改革開放后的第一批德國洪堡基金會支持的學者，王大中院士從我校核研院來到德國球床堆的發源地于利希研究中心，他的研究課題就是最新的模塊式高溫氣冷堆。后來他回到了國內，成為了剛剛發起的國家“863計劃”能源領域的首席科學家。在他的領導下，經過專家組反復論證，確定了在核能領域實施的兩個重點項目，快中子增殖實驗堆和高溫氣冷實驗堆。他主持制定了從關鍵技術研發、實驗堆建設到商用示范電站建設，自主創新，分步走的技術路線。1995年到2000年，在王大中、吳宗鑫和徐元輝等領導下，我校核研院建成了10MW高溫氣冷實驗堆。這個項目獲得了國家科技進步一等獎。 　　進入21世紀，我們在技術上又開始新的征程，這一步的難度不亞于前兩步。面臨的問題是，如何找到一個商業規模電站的設計方案，它必須保持固有安全特性，在工程上能夠實現，又要在經濟上有前景。我們已經走到世界的最前沿，從反應堆堆芯結構、主要系統和設備的技術方案、發電方式等，都要進行比較優選。我們不是關起門來搞研發，這些年來一直有一批頂尖的國際高溫氣冷堆專家參加到我們的研究團隊并成為我們的一員。我們更充分借鑒和吸收了在10MW 高溫氣冷實驗堆建設和運行過程中獲得的寶貴經驗。功夫不負有心人，在2006年最終完成一個比較令人滿意的技術方案，得到了國際同行的高度贊賞，認為中國人確實有智慧。 　　第二，改革開放以后的中國政府和中國社會有能力組織起來，在體制上實現和支持自主創新。 　　高溫氣冷堆是我國1986年開始實施 “863計劃”之后，能源領域的重點項目。國家“863計劃”支持高溫氣冷堆關鍵技術的研發，支持了高溫氣冷堆關鍵技術攻關和10MW 高溫氣冷堆的建設。在上世紀90年代核能發展不景氣的困難日子里，在國務院領導下，科技部和教育部的幾任領導長期堅持不懈地給予了大量支持。科技部高新司一批對國家有高度責任感的同志做出了不可磨滅的貢獻。 　　在10MW 高溫氣冷實驗堆建成后，國防科工委從國家核能發展的戰略高度出發，支持完成了總體技術方案和標準機型的研究設計工作，奠定了示范電站工程實施的基礎。 　　現在，國家能源局擔負起領導實施大型先進壓水堆及高溫氣冷堆國家重大專項的職責。 　　2003年中國核工業建設集團和我校聯合組建中核能源科技有限公司，開始了產學研結合推進核能高技術產業化的進程。2004年中國華能集團加入并作為大股東承擔起組建高溫氣冷堆業主公司的責任，他們提出國有大企業應當帶頭支持自主創新的口號。 　　我校作為高溫氣冷堆國家重大專項的技術牽頭單位，近20年兩代科技人員付出了常人難以想象的辛苦，在艱苦的條件下堅持不懈，10年磨一劍，是和我校把為國家服務、為現代化建設服務作為建設世界一流大學的宗旨分不開的。 　　通過實踐，我們初步形成了一個有戰斗力的團結的團隊，初步實踐了國家建設以企業為主體、產學研結合的技術創新體系的要求。高溫氣冷堆核電站示范工程主合同的簽訂，也給我們團隊中的每一員壓上了更重的擔子。我們決心在黨中央國務院的領導下，在國家有關部門的領導和支持下，知難而進，眾志成城，用全部的智慧和力量按照預定的目標完成高溫氣冷堆核電站國家重大專項。 　　（作者為高溫氣冷堆核電站國家科技重大專項總設計師）

壯觀！

頂起，多元化發展是需要的，避免一家獨大~