高溫氣冷堆核電站是中國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、世界首座具有第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)特征的球床模塊式高溫氣冷堆，也是中國(guó)落實(shí)核電“走出去”戰(zhàn)略的優(yōu)選堆型之一，與中國(guó)探月工程、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一并被列入16個(gè)國(guó)家科技重大專項(xiàng)，位于榮成市石島灣，其總設(shè)計(jì)師為清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院院長(zhǎng)張作義。
高溫氣冷堆核電站示范工程由華能石島灣核電有限公司牽頭，聯(lián)合清華大學(xué)、中核集團(tuán)共同建設(shè)，裝機(jī)容量20萬千瓦，于2012年底在山東榮成開工建設(shè)，是中國(guó)落實(shí)核電“走出去”戰(zhàn)略的優(yōu)選堆型之一，與中國(guó)探月工程、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一并被列入16個(gè)國(guó)家科技重大專項(xiàng)。項(xiàng)目于2021年12月首次并網(wǎng)成功發(fā)電，標(biāo)志著中國(guó)實(shí)現(xiàn)了第四代高溫氣冷堆核電技術(shù)的“中國(guó)引領(lǐng)”。2023年8月至9月，中國(guó)首次在石島灣高溫氣冷堆核電站上，通過試驗(yàn)證明了核裂變能也能夠?qū)崿F(xiàn)固有安全，2023年12月6日，山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站商業(yè)示范工程圓滿完成168小時(shí)連續(xù)運(yùn)行考驗(yàn)，正式投入商業(yè)運(yùn)行。
該工程的投產(chǎn)，對(duì)促進(jìn)中國(guó)核能電力股份有限公司安全發(fā)展、提升中國(guó)核電科技創(chuàng)新能力水平等具有重要意義和積極影響。也標(biāo)志著中國(guó)成為世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)模塊式高溫氣冷堆核電站商業(yè)運(yùn)行的國(guó)家。
建設(shè)背景
1956年美國(guó)科學(xué)家泰勒提出，要使公眾接受核能，反應(yīng)堆安全必須是“固有的”，也就是說在嚴(yán)重事故條件下，不用人為和機(jī)器干預(yù)，核電站的核心——反應(yīng)堆堆芯不會(huì)熔毀，放射性物質(zhì)不會(huì)大量外泄，進(jìn)而不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的核事故。
高溫氣冷堆采用氦氣冷卻，全陶瓷包覆顆粒燃料元件。模塊式高溫氣冷堆采用模塊式設(shè)計(jì)，確保反應(yīng)堆不需要應(yīng)急冷卻也能夠處于安全狀態(tài)，被稱為固有安全的反應(yīng)堆。國(guó)際上開展了大量研究和設(shè)計(jì)工作，但一直沒成功建成商業(yè)電站。20世紀(jì)80年代，以王大中院士為帶頭人的清華核研院團(tuán)隊(duì)將研究目標(biāo)聚焦在實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆固有安全的學(xué)術(shù)理念上。2000年，王大中、吳宗鑫帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建成了10兆瓦高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆（HTR-10）。在此基礎(chǔ)上，2006年“高溫氣冷堆核電站”被列入國(guó)家科技重大專項(xiàng)，清華大學(xué)成為唯一牽頭實(shí)施國(guó)家科技重大專項(xiàng)的高等學(xué)校，清華核研院院長(zhǎng)張作義被任命為總設(shè)計(jì)師。
建設(shè)及發(fā)展歷程
2012年底，由華能山東石島灣核電有限公司牽頭，聯(lián)合清華大學(xué)、中核集團(tuán)建設(shè)的高溫氣冷堆核電站在榮成市開工建設(shè)。2015年完成核島、常規(guī)島主體結(jié)構(gòu)施工，2016年完成反應(yīng)堆壓力容器吊裝，2019年完成首臺(tái)蒸汽發(fā)生器吊裝。2020年11月，1號(hào)反應(yīng)堆冷態(tài)功能試驗(yàn)一次成功，完成雙堆冷試，核島核心系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量得到全面檢驗(yàn)。2021年9月12日，高溫氣冷堆核電站示范工程1號(hào)反應(yīng)堆成功實(shí)現(xiàn)首次臨界，是反應(yīng)堆帶核功率運(yùn)行的起點(diǎn)，這就相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，11月11日，這一世界首座高溫氣冷堆核電站示范工程再傳喜訊，2號(hào)反應(yīng)堆首次臨界，這標(biāo)志著示范工程順利完成雙堆臨界，12月20日，1號(hào)反應(yīng)堆完成發(fā)電機(jī)初始負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)，首次并網(wǎng)成功，發(fā)出第一度電。2022年12月9日，該工程首次實(shí)現(xiàn)雙堆初始滿功率運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了“兩堆帶一機(jī)”模式下的穩(wěn)定運(yùn)行。
2023年8月至9月，中國(guó)首次在石島灣高溫氣冷堆核電站上，通過試驗(yàn)證明了核裂變能也能夠?qū)崿F(xiàn)固有安全，即不依靠人為干預(yù)和應(yīng)急冷卻，僅依靠自然定律，實(shí)現(xiàn)裂變反應(yīng)堆的自然冷卻，不會(huì)出現(xiàn)堆芯熔化。這標(biāo)志著我國(guó)在實(shí)際建成的核電站上，在世界上首次驗(yàn)證了“固有安全的核裂變能”這一學(xué)術(shù)夢(mèng)想。2023年12月6日，山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站商業(yè)示范工程圓滿完成168小時(shí)連續(xù)運(yùn)行考驗(yàn)，正式投入商業(yè)運(yùn)行，標(biāo)志著中國(guó)在第四代核電技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
技術(shù)特點(diǎn)
高溫氣冷堆核電站示范工程的關(guān)鍵核心技術(shù)完全屬于中國(guó)。由清華大學(xué)與中核集團(tuán)、中國(guó)華能建成的這座核電站，國(guó)產(chǎn)化率高達(dá)93.4%，形成的約5萬張圖紙、10萬頁文件,15000多件技術(shù)含量高、安全設(shè)計(jì)要求也高的核島設(shè)備等，中國(guó)都具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
高溫氣冷堆是國(guó)際公認(rèn)的第四代先進(jìn)核電技術(shù)，最突出的優(yōu)勢(shì)是具有固有安全性，在發(fā)電、熱電冷聯(lián)產(chǎn)及高溫供熱等領(lǐng)域商業(yè)化應(yīng)用前景廣闊。示范工程集聚了設(shè)計(jì)研發(fā)、工程建設(shè)、設(shè)備制造、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)等產(chǎn)業(yè)鏈上下游500余家單位，先后攻克了多項(xiàng)世界級(jí)關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到93.4%，首臺(tái)套設(shè)備2200多臺(tái)（套），創(chuàng)新型設(shè)備600多臺(tái)（套）。
模塊式高溫氣冷堆在國(guó)際上被稱為第四代核能系統(tǒng)，也被稱為小型模塊堆。清華大學(xué)研發(fā)并實(shí)現(xiàn)的模塊式高溫氣冷堆技術(shù)可以提供300℃-500℃高參數(shù)工業(yè)蒸汽，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，且可多個(gè)模塊并聯(lián)，在中國(guó)的工業(yè)蒸汽應(yīng)用市場(chǎng)上已經(jīng)具備商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，有望成為助力中國(guó)及世界碳達(dá)峰碳中和的重大創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)。
應(yīng)用領(lǐng)域
高溫氣冷堆所具有的固有安全性、發(fā)電效率高、應(yīng)用領(lǐng)域廣等優(yōu)良性能，使其在核能發(fā)電、熱電冷聯(lián)產(chǎn)及高溫工藝熱應(yīng)用等領(lǐng)域商業(yè)化應(yīng)用前景廣闊，將有助于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源供給安全，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
建設(shè)意義
山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站商業(yè)示范工程正式投入商業(yè)運(yùn)行，標(biāo)志著中國(guó)在第四代核電技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。該工程的投產(chǎn)，對(duì)促進(jìn)中國(guó)核能電力股份有限公司安全發(fā)展、提升中國(guó)核電科技創(chuàng)新能力水平等具有重要意義和積極影響。也標(biāo)志著中國(guó)成為世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)模塊式高溫氣冷堆核電站商業(yè)運(yùn)行的國(guó)家，意味著清華大學(xué)核能科學(xué)家持續(xù)數(shù)十年?duì)款^研發(fā)的以固有安全為主要特征的先進(jìn)核能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從跟跑、并跑到領(lǐng)跑世界的跨越。
參考資料 >
高溫氣冷堆核電站示范工程.中國(guó)檔案資訊網(wǎng).2023-12-06
華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程商運(yùn)投產(chǎn).百家號(hào).2023-12-06
全球首座!第四代核電站在中國(guó)正式商運(yùn)投產(chǎn).中證網(wǎng).2023-12-06
“固若金湯”的核電站:全球首座高溫氣冷堆核電站示范工程.光明網(wǎng).2023-12-06
清華牽頭研發(fā)設(shè)計(jì)的第四代核電機(jī)組進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行，系全球首個(gè).百家號(hào).2023-12-06
全球首座四代核電石島灣高溫氣冷堆商運(yùn).百家號(hào).2023-12-06
“固若金湯”的核電站:全球首座高溫氣冷堆核電站示范工程.清華大學(xué).2025-07-27