“天生”安全的核反應(yīng)堆 打開核電發(fā)展新空間
文章來(lái)源：人民政協(xié)網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間：2024-05-08
說(shuō)起核電站，“安全”無(wú)疑是大家最為關(guān)注的話題，這是核能發(fā)展的生命線。解決核電建設(shè)難題、最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，就需首先揭開核電神秘的面紗，用數(shù)據(jù)說(shuō)話、用科學(xué)支撐。
華能石島灣高溫氣冷堆核電站
近日，國(guó)務(wù)院國(guó)資委新聞中心“走進(jìn)新國(guó)企——向新而行 智造未來(lái)”融媒體采訪團(tuán)來(lái)到山東榮成，深入華能石島灣核電基地生產(chǎn)一線。一座“不會(huì)熔毀的核反應(yīng)堆”向外界展現(xiàn)了大國(guó)重器的硬核擔(dān)當(dāng)。
“高溫氣冷堆核電站示范工程，是全球首座第四代核電站，最大的優(yōu)勢(shì)就是安全。”在基地科技館，華能石島灣核電公司運(yùn)行值長(zhǎng)仝禮允介紹，在安全方面可以用“四不怕”來(lái)概括該核電站的突出優(yōu)點(diǎn)，即不怕沒(méi)有電、不怕沒(méi)有水、不怕沒(méi)有氣、不怕沒(méi)有人。
據(jù)其介紹，在最極端的情況下，即使反應(yīng)堆突發(fā)故障或遭遇自然災(zāi)害，一切操作系統(tǒng)都失靈的情況下，不依靠任何外界干預(yù)，反應(yīng)堆仍然可以依靠自身的物理特性，自己保持在安全狀態(tài)。
高溫氣冷堆核電站示范工程是我國(guó)完全自主設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試和運(yùn)營(yíng)的全球首座球床模塊式高溫氣冷堆，于2023年底投入商運(yùn)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到93.4%。
如何理解“高溫”和“氣冷”兩個(gè)關(guān)鍵詞？所謂“高溫”，指的是堆內(nèi)核燃料和其他材料均采用耐高溫材料，這些條件使得高溫氣冷堆的工作溫度和冷卻劑的堆芯出口溫度可以達(dá)到其它堆型難以企及的高度——900至1000攝氏度。所謂“氣冷”則是區(qū)別于“水冷”，通過(guò)使用氣體進(jìn)行堆芯冷卻和熱傳導(dǎo)。
仝禮允介紹，要實(shí)現(xiàn)核能安全，必須確保三大要素：一是核裂變反應(yīng)的有效控制，二是及時(shí)導(dǎo)出停堆以后堆芯的余熱，三是牢牢地把放射性物質(zhì)包容起來(lái)。“如果反應(yīng)堆不靠外部動(dòng)力、冷卻劑等，就能確保核反應(yīng)不失控、反應(yīng)堆不熔毀、放射性不泄漏，那就是‘天生’安全的。”
在設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，該示范工程的科學(xué)家們?yōu)槠湓O(shè)置了三道防線：第一道防線是耐高溫的球形燃料元件，四層耐高溫的陶瓷“盔甲”包裹著核燃料，最高可承受1620攝氏度的高溫。而反應(yīng)堆在任何事故情況下，堆芯內(nèi)部最高的溫度都低于1620攝氏度。因此能保證包覆燃料顆粒的完整性不受影響，可有效防止放射性物質(zhì)外泄。
第二道防線是反應(yīng)堆具有自穩(wěn)特性。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，反應(yīng)堆會(huì)進(jìn)行負(fù)反饋，功率自己會(huì)降下來(lái)，使核裂變反應(yīng)得到有效控制。
第三道防線是非能動(dòng)的余熱排出系統(tǒng)，它不需要任何外界動(dòng)力，堆芯余熱能夠借助熱傳導(dǎo)、自然對(duì)流換熱和熱輻射等自然機(jī)制的非能動(dòng)方式將熱量釋放到大氣中，避免堆芯過(guò)熱發(fā)生熔毀。
除了固有安全性，高溫氣冷堆還具有出口溫度高、環(huán)境友好性、模塊化設(shè)計(jì)等優(yōu)良性能，可廣泛應(yīng)用于熱電聯(lián)產(chǎn)、稠油熱采、化工冶金等領(lǐng)域，商業(yè)化應(yīng)用前景廣闊。
今年3月，華能石島灣高溫氣冷堆示范工程核能綜合利用項(xiàng)目與榮成市政供熱管網(wǎng)并網(wǎng)，榮成市近2000戶居民由燃煤供暖模式“切換”為核能供暖模式，這也標(biāo)志著四代核能綜合利用取得突破。
該項(xiàng)目利用高溫氣冷堆蒸汽系統(tǒng)引出的高溫蒸汽，將換熱器里的水加熱成高溫水，高溫水流向市政和電站力能區(qū)換熱站并進(jìn)行二次換熱后，成為居民供暖熱水，在保障和改善民生的同時(shí)，進(jìn)一步助力城市低碳發(fā)展。
據(jù)了解，按照上述供暖規(guī)模，每個(gè)供暖季可替代燃煤3700噸，減少二氧化碳排放6700噸。
作為創(chuàng)新引領(lǐng)工程、重大戰(zhàn)略工程，華能石島灣高溫氣冷堆示范工程對(duì)于保障我國(guó)在重點(diǎn)關(guān)鍵領(lǐng)域自主可控、增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈韌性水平，助力我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，意義十分重大，特別是在規(guī)模化制氫等方面具備廣闊的應(yīng)用前景，在國(guó)際社會(huì)正受到越來(lái)越多的關(guān)注。
【責(zé)任編輯：語(yǔ)謙】
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