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來源：互聯(lián)網(wǎng)

石島灣核電站（英文名：The Shidao Bay nuclear power plant），位于中國榮成市石島灣的核電站。該核電站是全球首座將四代核電技術成功商業(yè)化的示范項目，也是中國“十二五”獲批的第一個核電項目。

石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程采用球床型模塊式高溫氣冷堆“兩堆帶一機”技術方案，總熱功率為500MW，電功率為211MW，熱效率達到40%以上，具有固有安全性、系統(tǒng)簡單、發(fā)電效率高、不停堆換料、模塊化建造、用途廣泛等特點，是國際核能領域公認的第四代核能系統(tǒng)候選堆型之一。

2012年12月底，華能石島灣核電站示范工程開工，裝機容量20萬千瓦。原定2011年開建，但因福島核事故影響推遲。2020年7月27日，國家重大科技專項、華能石島灣核電項目正式進入全面調(diào)試階段。2021年12月20日，華能石島灣高溫氣冷堆核電站1號反應堆成功并網(wǎng)發(fā)電，投入運行。2023年12月，華能石島灣高溫氣冷堆核電站完成168小時連續(xù)運行考驗，正式投入商業(yè)運行。

歷史沿革

建設背景

以化石能源為主的能源消費結構，是導致北方地區(qū)大氣污染形勢嚴峻的主要誘因，冬季燃煤供熱帶來的大氣污染問題尤為突出。核能作為一種安全高效、經(jīng)濟、低碳清潔的能源，不排放二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳和煙塵顆粒物，可以減少污染物的排放，減緩地球溫室效應，改善大氣環(huán)境。我國的核電建設在今后要爭取"不斷線"，每個五年計劃安排建設幾個堆。

因此石島灣核電站被列入威海市新能源規(guī)劃發(fā)展的重要內(nèi)容，并列入即將調(diào)整的國家核電技術公司發(fā)展規(guī)劃，將建成為集世界最先進核電技術于一體的國際領先水平的商業(yè)化示范核電基地。

早期規(guī)劃

2002~2004年間，研究人員走遍了中國大約10個省份，尋找HTR-PM示范工程的合適站址。最終選擇了中國東部的榮成市石島灣，并將并網(wǎng)發(fā)電作為示范工程的主要用途。2004年，中國華能、中國核工業(yè)建設集團股份有限公司、清華大學簽署了合作建設高溫氣冷堆核電站示范工程的框架協(xié)議，正式拉開了建設具有自主知識產(chǎn)權的電功率200MW的世界首座高溫氣冷堆核電站示范工程的帷幕。石島灣核電站遠期規(guī)劃容量達到900萬千瓦，項目總投資約1500億元，建設周期長達20年。

2006年2月，石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程列入《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》十六個科技重大專項，為世界首臺商業(yè)運行目標的模塊式高溫氣冷堆核電站。2007年1月，由中國華能集團公司、中核集團建設集團公司、清華控股有限公司合力組建的華能山東石島灣核電有限公司(簡稱“石島灣核電”)注冊成立，三方的持股占比分別為47.5%、32.5%和20%。2008年1月16日，華能山東石島灣核電廠高溫氣冷堆核電站示范工程可行性研究報告通過了由國家電網(wǎng)規(guī)劃設計總院、國防科工委、國家核安全局、山東省政府等單位組織的聯(lián)合審查。2008年9月1日，石島灣核電工程負挖開始；2008年10月，為其配套的文登變電站也破土動工，石島灣核電公路、氣象觀測塔、水文觀測站、地質(zhì)勘探站等相關配套設施也相繼修建完成。

2011年3月，3·11日本地震后福島核電站發(fā)生泄漏事故，中國政府叫停了所有在建的核電項目。

建設歷程

2012年12月4日，國家核安全局頒發(fā)了工程建造許可證，華能山東石島灣核電廠高溫氣冷堆核電站示范工程開工，一期工程建設1×20萬千瓦級高溫氣冷堆核電機組，投資額約30億元。該示范工程核島底板第一層澆筑自12月9日開始，分A、B、C三個區(qū)域順序澆筑，共澆筑混凝土4006方。2015年6月30日，反應堆廠房土建工程正式封頂，所有里程碑節(jié)點均滿足預定計劃。2016年3月20日，首臺反應堆壓力容器吊裝就位。2017年6月，示范工程220kV倒送電一次成功。2019年8月3日，示范工程核島廠房封頂。2020年7月25日，示范工程全面進入調(diào)試攻堅階段，11月3日，雙堆冷態(tài)功能試驗一次成功。

2020年07月，隨著華能石島灣核電站對中國首次核電站二回路化學清洗、隔膜壓縮機缺陷處理等難題的逐一攻克，示范工程主要系統(tǒng)設備基本安裝就位。中國華能石島灣核電項目正式進入全面調(diào)試階段。2020年9月，華能石島灣核站首次用氦氣對一回路冷卻劑系統(tǒng)密封性檢查工作取得圓滿成功。2020年10月，華能石島灣核電高溫氣冷堆示范工程首臺反應堆冷態(tài)功能試驗一次成功，標志著中國具有完全自主知識產(chǎn)權的國家科技重大專項高溫氣冷堆核電站示范工程通過了針對反應堆性能的首次全面考驗。

2021年1月16日，首批核燃料完成接收。2021年09月，華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程一號反應堆，成功進入臨界狀態(tài)，機組正式開啟帶核功率運行。2021年12月20日，全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站——石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功。這是全球首個并網(wǎng)發(fā)電的第四代高溫氣冷堆核電項目，標志著中國成為世界少數(shù)幾個掌握第四代核電技術的國家之一。

2023年，華能山東石島灣核電廠擴建一期工程項目1、2號機組獲得國家核準。

選址與布局

概括選址原因

核電站選址主要有兩大方面考慮：

一是安全方面因素：包括可能影響廠址適宜性的特征，（1）要考慮會影響核電站對環(huán)境潛在放射性后果的特征，如廠址周圍的人口分布、氣象和水文條件等；（2）要充分論證廠址所在區(qū)域存在對核電站可能有嚴重影響的極端外部事件，如地質(zhì)條件、地震、海嘯、洪水、極端氣象、飛機墜毀和化學品爆炸等。

二是非安全方面因素：主要包括電網(wǎng)、運行條件、地形、供水以及其他的社會經(jīng)濟因素等。

核電站的廠址選擇有著嚴格的要求。一般核電站的選址分為廠址查勘、廠址評價和運行前三個階段。廠址查勘的任務是確定一個或若干個優(yōu)先候選廠址，并對這些廠址進行系統(tǒng)的篩選和比較。廠址評價的任務是對一個或多個優(yōu)先候選廠址進行調(diào)查與評價，并從安全的觀點出發(fā)，證明廠址的可接受性。同時，要初步確定與廠址有關的設計基準。運行前階段的任務是完成和完善廠址特征的評價，并對前階段相關結果進行驗證與核實。一個合適的的核電站廠址需要經(jīng)過層層選拔，重重篩選，嚴格把關才能被最終確定。

2007年夏末，通過對山東石島灣核電廠廠址地區(qū)的邊界層探測資料進行統(tǒng)計分析，了解當?shù)責醿?nèi)邊界隨內(nèi)陸距離變化的經(jīng)驗關系。結果表明，當?shù)責醿?nèi)邊界層的變化趨勢基本符合距離的1/2次方律，與前人的理論和實驗結果一致，但高度偏大。Durand等的公式對當?shù)赜^測結果有較好的代表性，可作為石島灣核電站廠址地區(qū)的實用參考。

地理位置

2002一2004年間，研究人員走遍了中國大約10個省份，尋找HTR-PM示范工程的合適站址。最終選擇了中國東部的榮成市石島灣，并將并網(wǎng)發(fā)電作為示范工程的主要用途。石島灣核電站的地址不在石島灣，因為石島灣人口密集不適合建設核電站，而在石島灣以北的寧津灣，屬榮成市寧津街道地域（原寧津鎮(zhèn)）。

整體布局

中國核電站主要分布在沿海地區(qū)，華能石島灣核電站也是在沿海地區(qū)。

中國華能石島灣核電廠址擁有得天獨厚的自然條件，是中國為數(shù)不多的、經(jīng)過充分論證的、具備開發(fā)建設大型核電基地條件的優(yōu)良濱海廠址。在這里，施工用水、電、路以及培訓中心、生活區(qū)等配套設施已經(jīng)建成，綜合辦公樓也已投入使用。大件運輸碼頭、海水取排水工程、應急指揮中心等設施也進行了統(tǒng)籌規(guī)劃。

核電設備

高溫堆示范工程核島及BOP設備共計15000余臺套，其中2200余臺套屬于工程首次使用，660余臺套屬于創(chuàng)新型設備。核島設備采用EPC總承包模式，其中，核島主設備如反應堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、堆內(nèi)構件、熱氣導管、控制棒驅(qū)動機構、主氦風機、DCS等為業(yè)主與總承包單位聯(lián)合采購、平行監(jiān)造；常規(guī)島設備由業(yè)主自行采購、委托監(jiān)造。

高溫氣冷堆

高溫氣冷堆是國際核能界公認的目前安全性最高的新型核反應堆，熱效率高，系統(tǒng)簡單，用途廣泛，是最有希望成為適應未來能源市場安全和經(jīng)濟需要的先進堆型之一。該堆型在失冷失壓的嚴重事故狀況下，無需借助應急冷卻系統(tǒng)即可保持燃料元件的完整性，不會造成堆芯熔化、核放射性大量釋放的嚴重后果，可達到第四代核能系統(tǒng)的核安全目標，無需采取廠外應急技術措施。

球床模塊式高溫氣冷堆于2012年12月開工建設。經(jīng)過近10年的建設和調(diào)試，該機組的雙反應堆中，有一座反應堆于2021年9月達到臨界狀態(tài)，另一座反應堆于11月達到臨界狀態(tài)。該機組已于2021年12月20日并網(wǎng)發(fā)電。

球床模塊式高溫氣冷堆有兩座小型反應堆（每座反應堆的容量為250MWt），共同帶動一臺發(fā)電功率為210We的蒸汽輪機。球床模塊式高溫氣冷堆采用氦氣作為冷卻劑，石墨作為慢化劑。每座反應堆裝載了245000多個球形燃料元件（“燃料球”），每個元件直徑為60mm，含有7克濃縮至8.5%的燃料。氦氣以250℃的溫度從反應堆底部進入，從側(cè)面反應堆通道向上流動至頂部反射層，然后向下流動進入球床。旁通流被引入燃料排放管，以便冷卻那里的燃料元件，并被引入控制棒通道。

氦氣在活性反應堆堆芯中被加熱，然后在出口處混合后，以約750℃的平均溫度進入蒸汽發(fā)生器。由于-238的存在，具有較強的負反應性溫度系數(shù)，由此保證在功率失常激增的情況下，堆芯溫度始終不會超過安全限值。

球床模塊式高溫氣冷堆的固有安全性能夠保證，在所有可能的事故情況下，即使沒有專用應急系統(tǒng)，燃料元件的最高溫度也始終不會超過設計極限溫度。即使在所有主動冷卻系統(tǒng)失效和冷卻劑完全喪失的情況下，得益于較低的堆芯功率密度和幾何形狀，球床模塊式高溫氣冷堆的堆芯也不會熔化。球床模塊式高溫氣冷堆中的燃料溫度永遠不會超過1600?C，不會發(fā)生堆芯熔化、放射性裂變產(chǎn)物外泄等事故。

壓水堆

石島灣CAP1400核電示范工程段包含美國引進的4臺百萬千瓦級高溫氣冷堆機組、4臺125萬千瓦AP1000商用壓水堆核電機組、一臺140萬千瓦及一臺170萬千瓦大型先進壓水堆核電機組，總規(guī)劃容量約900萬千瓦。石島灣核電站計劃采用AP1000技術(第三代核電技術)路線進行壓水堆擴建工程，分兩期建設4×125萬千瓦機組。

蒸汽發(fā)生器

蒸汽發(fā)生器設備是示范工程的核心主設備之一，其主要功能是將堆芯產(chǎn)生的熱量由一回路傳給二回路，產(chǎn)生蒸汽推動汽輪發(fā)電機組產(chǎn)生電能。蒸汽發(fā)生器總高約25米，最大外徑約4.5米，總重約500噸，與主氦風機一起安裝在蒸汽發(fā)生器殼體中，與反應堆壓力容器形成肩并肩式布置，采用直流式螺旋盤管換熱設備。該設計換熱效率更高、結構布置更緊湊，在核電領域?qū)賱?chuàng)新型設計。蒸汽發(fā)生器也是示范工程設計和制造難度最大的核島主設備。該設備由清華大學核能與新能源技術研究院設計，哈電集團（秦皇島市）重型機械有限公司生產(chǎn)制造。

因其設計復雜、制造難度大、無成熟經(jīng)驗借鑒，蒸汽發(fā)生器項目推進長期處于高溫氣冷堆示范工程建設的關鍵路徑上。從2008年合同簽訂到2018年完成首臺設備制造，歷時10年，發(fā)布技術規(guī)格書、技術要求83份，涉及11萬余個零部件，產(chǎn)生設計變更、設備材料變更等約800份。

主氦風機

作為“心臟”設備的主氦風機，在世界上均沒有成熟的模型可借鑒。歷時十年，佳電在設計、材料、工藝各個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)了完全的自主創(chuàng)新，打破了部分國家的技術壟斷，攻破了多項關鍵技術難題。佳電研制的全球首臺套高溫氣冷堆核電站用主氦風機，填補了中國大功率（4500kW）、立式，高速（4000rpm）向量變頻控制電機、風機領域的空白，引領了電磁軸承、核級承壓電氣貫穿件工程應用，突破了直接置入核反應堆一回路243℃，7MPa氦氣介質(zhì)中電機、風機的技術瓶頸。

燃料裝卸系統(tǒng)

燃料裝卸系統(tǒng)是球床式高溫氣冷堆核電站特有的專用設施，主要用來進行初始堆芯裝料及過渡循環(huán)、正常運行裝卸料以及特殊情況下的堆芯排空及重新裝料，是實現(xiàn)反應堆“不停堆換料”的核心系統(tǒng)，在維持堆芯剩余反應性、平衡堆芯內(nèi)燃料表面溫度場分布等方面發(fā)揮著重要作用，其運行可靠性是反應堆可利用率的重要保證。它由裝卸料裝置、定向轉(zhuǎn)換裝置、檢調(diào)定位裝置、過球檢測系統(tǒng)等11類60余種近千臺/件設備組成，是個名副其實的“大系統(tǒng)”。

運營情況

石島灣核電站1號機組于2021年8月21日首次裝料，截止2022年9月底暫未商運，機組能力因子暫不適用統(tǒng)計。

華能石島灣高溫氣冷堆核電站1號反應堆完成發(fā)電機初始負荷運行試驗，2021年12月20日成功并網(wǎng)并發(fā)出第一度電。機組各項指標運行正常，反應堆、汽輪發(fā)電機及相關系統(tǒng)設備運行穩(wěn)定。1號反應堆正穩(wěn)步向單堆滿功率推進，2號反應堆并網(wǎng)發(fā)電前各項試驗有序開展。

2023年12月，全球首座第四代核電站—華能石島灣高溫氣冷堆核電站正式投入商業(yè)運行，標志著中國在第四代核電技術領域達到世界領先水平，此核電站位于榮成市，由中國華能、清華大學、中核集團共同建設。

特色與價值

亮點

華能石島灣高溫氣冷堆核電站主要優(yōu)勢如下：

優(yōu)勢

石島灣核電站是全球首個并網(wǎng)發(fā)電的第四代高溫氣冷堆核電項目，被稱為世界首座商業(yè)規(guī)模“不會熔毀的核反應堆”。

第四代核能系統(tǒng)被認為相對安全，因為它不需要水冷卻，而且機組的熔點超過了反應堆溫度范圍的上限。在沒有安全殼的情況下工作也意味著高溫氣冷堆的建造成本可以更便宜。

核電站要實現(xiàn)核能安全，必須確保三大要素：核裂變反應的有效控制；及時導出停堆以后堆芯的余熱；牢牢地把放射性物質(zhì)包容起來。中國高溫氣冷堆所具有的三大核心創(chuàng)新技術，很好地滿足了上述三個要素的實現(xiàn)：?

作用

石島灣核電站建后，將從根本上改變山東省‘西電東送’的局面。對緩解山東省電煤運輸、能源緊張的壓力，改善能源結構、滿足山東省經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的需要將起到重要作用。并且有效拉動地方經(jīng)濟，帶動相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，給本地帶來更多的就業(yè)機會。核電站工程將為威海帶來經(jīng)濟效益和社會效益的雙贏。最不可估量的是核電工程建成后，“能源高地”的城市品牌對威海整個城市影響力的提升。

發(fā)展展望

石島灣核電站力爭并網(wǎng)運行后實現(xiàn)商運的目標，為帶來每年14億度的發(fā)電量，支撐200萬居民的日常生活用電，減少二氧化碳排放90萬噸。助力國家2030年碳排放達峰、2060年實現(xiàn)碳中和的宏偉目標。

高溫氣冷堆具備固有安全性、環(huán)境友好性、模塊化設計、高參數(shù)等優(yōu)勢，在優(yōu)化高溫氣冷堆技術、確保安全性和提高經(jīng)濟性的基礎上，具有廣闊的商業(yè)化推廣應用前景。中國華能核電站已經(jīng)將目光放在了高溫氣冷堆技術的推廣應用上，以華能核能研究院為核心的研發(fā)團隊已著手開展高溫氣冷堆替代煤電、內(nèi)陸推廣、高溫工藝熱利用、核能制氫、海水淡化等項目研發(fā)工作，將對國家能源結構調(diào)整、減少碳排放、實現(xiàn)能源高效清潔利用和雙碳目標做出更大的貢獻。

參考資料 >

Shidaowan nuclear power plant reaches planned operational conditions.globaltimes.2023-08-01

石島灣核電站項目.山東正晨科技股份有限公司.2023-08-01

見證——高溫堆進行時丨堅持自主創(chuàng)新勇攀科技高峰——華能高溫氣冷堆核電站示范工程設計研發(fā)紀實.中國核能行業(yè)協(xié)會.2023-08-04

攻克多項技術難題華能石島灣核電站全面進入調(diào)試階段.央視網(wǎng).2023-08-01

全球首個商用高溫氣冷堆核電站并網(wǎng)發(fā)電預計2022年實現(xiàn)投產(chǎn)商運.央視新聞.2023-08-01

全球首座第四代核電站商運投產(chǎn).新華網(wǎng).2025-07-25

新華社權威快報|全球首座第四代核電站商運投產(chǎn).騰訊網(wǎng).2023-12-06

?積極發(fā)展核能供熱改善我國北方地區(qū)大氣環(huán)境的建議.中國核能行業(yè)協(xié)會.2023-08-08

山東石島灣將再建兩臺核電機組.第一財經(jīng).2025-08-07

國家科技重大專項高溫氣冷堆核電站示范工程受到國際核電界高度關注.中國政府網(wǎng).2023-08-08

警鐘長鳴日本福島核事故三周年.中國能源網(wǎng).2023-08-01