高溫氣冷堆

高溫氣冷堆的專(zhuān)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(tǒng) 　　高溫氣冷堆是國(guó)際上公認(rèn)的具有先進(jìn)技術(shù)特征的新型核反應(yīng)堆。模塊式高溫氣冷堆核電站具有固有安全性、發(fā)電效率高、用途廣泛等特點(diǎn)，在國(guó)際上受到廣泛的重視，也是具有第四代核能系統(tǒng)主要特征的新型核反應(yīng)堆堆型。國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)高溫氣冷堆核電站示范工程揭牌意味著中國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、新一代核反應(yīng)堆項(xiàng)目的建設(shè)取得積極進(jìn)展。 ●張作義 2006年1月，在黨中央國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)發(fā)布的 《國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》中，大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站被列入16個(gè)重大專(zhuān)項(xiàng)之一。2008年2月，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議審議并批準(zhǔn)了大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站重大專(zhuān)項(xiàng)總體實(shí)施方案。 　　 高溫氣冷堆核電站重大專(zhuān)項(xiàng)目標(biāo)及進(jìn)展 高溫氣冷堆核電站重大專(zhuān)項(xiàng)的目標(biāo)是：以我國(guó)已經(jīng)建成運(yùn)行的 10MW高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆為基礎(chǔ)，攻克高溫氣冷堆工業(yè)放大與工程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)、高性能燃料元件批量制備技術(shù)，力爭(zhēng)在2013年前后建成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的20萬(wàn)千瓦級(jí)模塊式高溫氣冷堆商業(yè)化示范電站，以及開(kāi)展氦氣透平直接循環(huán)發(fā)電及高溫堆制氫等技術(shù)研究，為發(fā)展第四代核電技術(shù)奠定基礎(chǔ)。 　　高溫氣冷堆核電站重大專(zhuān)項(xiàng)的中心任務(wù)是在山東榮城石島灣核電廠址建設(shè)一座電功率為20萬(wàn)千瓦的高溫氣冷堆核電站示范工程。這種反應(yīng)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(yīng)堆入口氦氣溫度是250℃，出口溫度750℃。被加熱的氦氣流經(jīng)蒸汽發(fā)生器，把蒸汽發(fā)生器里的高壓水加熱成壓力是 13.5MPa，溫度566℃的過(guò)熱蒸汽，然后去推動(dòng)火電站中常見(jiàn)的常規(guī)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。機(jī)組發(fā)電效率超過(guò)40%。 　　以示范電站建設(shè)為牽引，還將建設(shè)一批大型工程實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，建設(shè)年產(chǎn)30萬(wàn)個(gè)燃料球的核燃料生產(chǎn)線。 　　在高溫氣冷堆核電站重大專(zhuān)項(xiàng)中，由中國(guó)華能集團(tuán)、中國(guó)核工業(yè)建設(shè)集團(tuán)、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(yè)主公司。由中國(guó)核工業(yè)建設(shè)集團(tuán)、清華控股公司、中國(guó)廣東核電集團(tuán)合資成立的中核能源科技有限公司成為核島工程的實(shí)施主體，對(duì)示范工程核島實(shí)施EPC總承包和設(shè)備集成，它將成為未來(lái)中國(guó)和世界市場(chǎng)上高溫氣冷堆核電技術(shù)的集成提供商和工程總承包商。我校核研院是研發(fā)主體，負(fù)責(zé)技術(shù)攻關(guān)和核島主設(shè)備設(shè)計(jì)，制定總體技術(shù)方案。中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司北方核燃料公司負(fù)責(zé)具有世界先進(jìn)水平的高性能燃料元件的生產(chǎn)。 　　自2001年以來(lái)，關(guān)于高溫氣冷堆商業(yè)化示范工程技術(shù)方案的研究已經(jīng)開(kāi)展了大量深入細(xì)致的工作，在2006年最終確定了電站總體技術(shù)方案。迄今為止，初步設(shè)計(jì)已經(jīng)完成并通過(guò)審查，科研攻關(guān)和工程驗(yàn)證工作全面展開(kāi)。廠址環(huán)境評(píng)價(jià)工作已經(jīng)完成，初步安全分析報(bào)告已經(jīng)提交國(guó)家核安全局，正在開(kāi)展審評(píng)工作。山東榮城石島灣廠址的現(xiàn)場(chǎng)五通一平工作已經(jīng)基本完成。 　　2008年 10月 7日，國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)高溫氣冷堆核電站示范工程揭牌暨核島設(shè)計(jì)、采購(gòu)和建設(shè)服務(wù)的總承包協(xié)議在北京釣魚(yú)臺(tái)國(guó)賓館簽訂。該協(xié)議將以書(shū)面形式形成以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的、有戰(zhàn)斗力的創(chuàng)新群體。當(dāng)天，我們還與上海、哈爾濱等制造集團(tuán)簽署構(gòu)成核電站設(shè)備主體的反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、金屬堆內(nèi)構(gòu)件、石墨和碳堆內(nèi)構(gòu)件的設(shè)備采購(gòu)和研制合同，形成國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備研制群體和產(chǎn)業(yè)鏈；還簽署了構(gòu)成常規(guī)島主要設(shè)備的汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的供貨合同。 　　上述進(jìn)展表明，隨著重大專(zhuān)項(xiàng)實(shí)施方案的批準(zhǔn)，高溫氣冷堆核電站國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)已經(jīng)轉(zhuǎn)入工程實(shí)施階段，我們國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)的高溫氣冷堆核電站上取得了一個(gè)具有重要里程碑意義的進(jìn)展。 　　 高溫氣冷堆的特點(diǎn) 那么，高溫氣冷堆有什么特點(diǎn)呢？ 　　它的第一個(gè)特點(diǎn)是高溫：反應(yīng)堆堆芯出口氦氣溫度可達(dá)到700℃~950℃，是目前核電站所能達(dá)到的最高溫度。用于發(fā)電，可以比普通核電站提高發(fā)電效率20%~50%。高溫?zé)徇€可以用于其他很多工業(yè)過(guò)程，目前最吸引人的是大規(guī)模核能制氫，還有非常規(guī)石油如稠油和油砂的開(kāi)采等，用核能替代這個(gè)世界上日益昂貴的石油和天然氣。 　　它的第二個(gè)特點(diǎn)是進(jìn)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(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的事實(shí)。但是，人類(lèi)在核能安全的探索是無(wú)止境的。在全世界，從美國(guó)的麻省理工、加州伯克利到東京大學(xué)等各大學(xué)著名學(xué)者、德國(guó)的國(guó)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(shù)的研發(fā)。經(jīng)過(guò)比較和認(rèn)真研究提出的先進(jìn)核能系統(tǒng)的概念有數(shù)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(rèn)為具有固有安全特性、能夠避免反應(yīng)堆堆芯熔化的模塊式高溫氣冷堆。目前，它的安全原理已經(jīng)得到驗(yàn)證，正在開(kāi)展的示范電站的建設(shè)，除了在商業(yè)規(guī)模上進(jìn)一步驗(yàn)證其安全性外，還要驗(yàn)證它是否能夠因?yàn)楹?jiǎn)化而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的好處。 　　高溫氣冷堆的第三個(gè)特點(diǎn)是模塊式：它被設(shè)計(jì)成具有比較小的單一反應(yīng)堆模塊功率，但是可以根據(jù)市場(chǎng)的要求將若干個(gè)模塊組合起來(lái)，形成更大的機(jī)組。這樣可以具有靈活性，減少造價(jià)，節(jié)省工期。 　　在我國(guó)，高溫氣冷堆可以成為我國(guó)壓水堆核能發(fā)電技術(shù)的一個(gè)補(bǔ)充，并在核能的非發(fā)電利用中充當(dāng)主力角色。同時(shí)，它是我國(guó)具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)核電技術(shù)，可以帶動(dòng)我國(guó)核能發(fā)電設(shè)備進(jìn)軍廣闊的世界核電市場(chǎng)，尤其是在第三世界中的市場(chǎng)。 　　目前世界上有3個(gè)以建設(shè)商業(yè)化示范電站為目標(biāo)的高溫氣冷堆核電站項(xiàng)目。一個(gè)是中國(guó)的高溫氣冷堆核電站示范項(xiàng)目，我們給他命名為HTR-PM項(xiàng)目，我們的目標(biāo)是力爭(zhēng)在2013年前后建成；第二個(gè)是南非PBMR公司牽頭，美國(guó)西屋公司參與的球床模塊式高溫氣冷堆項(xiàng)目PBMR，它目前的計(jì)劃是2014年建成；第三個(gè)是美國(guó)的下一代核電廠項(xiàng)目，英文簡(jiǎn)稱(chēng)為NGNP，NG的意思就是下一代，該項(xiàng)目是美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)的能源法案規(guī)定的重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目之一，它的計(jì)劃是2021年建成。明年美國(guó)國(guó)會(huì)的撥款 會(huì) 進(jìn) 一 步 增 加 。NGNP項(xiàng)目處于開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)征集建設(shè)方案的階段。其他國(guó)家，如日本、韓國(guó)、歐盟、俄羅斯都處于技術(shù)研發(fā)階段。高溫氣冷堆的建設(shè)已經(jīng)形成了中國(guó)、南非和美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的局面，其中中國(guó)有可能最早讓它實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。 　　 高溫氣冷堆核電站重大專(zhuān)項(xiàng)給我們的啟示 高溫氣冷堆核電站重大專(zhuān)項(xiàng)的進(jìn)展，還給我們帶來(lái)以下兩條重要體會(huì)： 　　第一，它表明我們中國(guó)人有必要的技術(shù)能力，在充滿競(jìng)爭(zhēng)的重大高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主創(chuàng)新。 　　迄今為止，在高溫氣冷堆領(lǐng)域，我們完成了跟蹤國(guó)際發(fā)展前沿、攻克主要關(guān)鍵技術(shù)、實(shí)施系統(tǒng)集成、建成10MW高溫氣冷試驗(yàn)堆，以及在實(shí)驗(yàn)堆成功的基礎(chǔ)上攻克工業(yè)放大關(guān)鍵技術(shù)。現(xiàn)在，我們開(kāi)始建設(shè)商業(yè)規(guī)模的示范電站，并爭(zhēng)取最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。 　　1979年，作為改革開(kāi)放后的第一批德國(guó)洪堡基金會(huì)支持的學(xué)者，王大中院士從我校核研院來(lái)到德國(guó)球床堆的發(fā)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(lái)他回到了國(guó)內(nèi)，成為了剛剛發(fā)起的國(guó)家“863計(jì)劃”能源領(lǐng)域的首席科學(xué)家。在他的領(lǐng)導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家組反復(fù)論證，確定了在核能領(lǐng)域?qū)嵤┑膬蓚€(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目，快中子增殖實(shí)驗(yàn)堆和高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆。他主持制定了從關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、實(shí)驗(yàn)堆建設(shè)到商用示范電站建設(shè)，自主創(chuàng)新，分步走的技術(shù)路線。1995年到2000年，在王大中、吳宗鑫和徐元輝等領(lǐng)導(dǎo)下，我校核研院建成了10MW高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆。這個(gè)項(xiàng)目獲得了國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。 　　進(jìn)入21世紀(jì)，我們?cè)诩夹g(shù)上又開(kāi)始新的征程，這一步的難度不亞于前兩步。面臨的問(wèn)題是，如何找到一個(gè)商業(yè)規(guī)模電站的設(shè)計(jì)方案，它必須保持固有安全特性，在工程上能夠?qū)崿F(xiàn)，又要在經(jīng)濟(jì)上有前景。我們已經(jīng)走到世界的最前沿，從反應(yīng)堆堆芯結(jié)構(gòu)、主要系統(tǒng)和設(shè)備的技術(shù)方案、發(fā)電方式等，都要進(jìn)行比較優(yōu)選。我們不是關(guān)起門(mén)來(lái)搞研發(fā)，這些年來(lái)一直有一批頂尖的國(guó)際高溫氣冷堆專(zhuān)家參加到我們的研究團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)堆建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中獲得的寶貴經(jīng)驗(yàn)。功夫不負(fù)有心人，在2006年最終完成一個(gè)比較令人滿意的技術(shù)方案，得到了國(guó)際同行的高度贊賞，認(rèn)為中國(guó)人確實(shí)有智慧。 　　第二，改革開(kāi)放以后的中國(guó)政府和中國(guó)社會(huì)有能力組織起來(lái)，在體制上實(shí)現(xiàn)和支持自主創(chuàng)新。 　　高溫氣冷堆是我國(guó)1986年開(kāi)始實(shí)施 “863計(jì)劃”之后，能源領(lǐng)域的重點(diǎn)項(xiàng)目。國(guó)家“863計(jì)劃”支持高溫氣冷堆關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，支持了高溫氣冷堆關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和10MW 高溫氣冷堆的建設(shè)。在上世紀(jì)90年代核能發(fā)展不景氣的困難日子里，在國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)下，科技部和教育部的幾任領(lǐng)導(dǎo)長(zhǎng)期堅(jiān)持不懈地給予了大量支持。科技部高新司一批對(duì)國(guó)家有高度責(zé)任感的同志做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。 　　在10MW 高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆建成后，國(guó)防科工委從國(guó)家核能發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā)，支持完成了總體技術(shù)方案和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型的研究設(shè)計(jì)工作，奠定了示范電站工程實(shí)施的基礎(chǔ)。 　　現(xiàn)在，國(guó)家能源局擔(dān)負(fù)起領(lǐng)導(dǎo)實(shí)施大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)的職責(zé)。 　　2003年中國(guó)核工業(yè)建設(shè)集團(tuán)和我校聯(lián)合組建中核能源科技有限公司，開(kāi)始了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合推進(jìn)核能高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。2004年中國(guó)華能集團(tuán)加入并作為大股東承擔(dān)起組建高溫氣冷堆業(yè)主公司的責(zé)任，他們提出國(guó)有大企業(yè)應(yīng)當(dāng)帶頭支持自主創(chuàng)新的口號(hào)。 　　我校作為高溫氣冷堆國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)的技術(shù)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(jiān)持不懈，10年磨一劍，是和我校把為國(guó)家服務(wù)、為現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)作為建設(shè)世界一流大學(xué)的宗旨分不開(kāi)的。 　　通過(guò)實(shí)踐，我們初步形成了一個(gè)有戰(zhàn)斗力的團(tuán)結(jié)的團(tuán)隊(duì)，初步實(shí)踐了國(guó)家建設(shè)以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)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(tuán)隊(duì)中的每一員壓上了更重的擔(dān)子。我們決心在黨中央國(guó)務(wù)院的領(lǐng)導(dǎo)下，在國(guó)家有關(guān)部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)和支持下，知難而進(jìn)，眾志成城，用全部的智慧和力量按照預(yù)定的目標(biāo)完成高溫氣冷堆核電站國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)。 　　（作者為高溫氣冷堆核電站國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)總設(shè)計(jì)師）

壯觀！

頂起，多元化發(fā)展是需要的，避免一家獨(dú)大~