
中国科协于2019年全国科普日期间(9月14日-20日),在中国科学技术馆举办联盟科普创新成果展。中国华能共有高温气冷堆、燃煤电厂燃烧后二氧化碳捕集技术两项展品参与展出。
本次展览设置了5G智能、先进制造、新能源新材料、节能环保、健康生活、科普文创等多个展区,展现新时代科普工作的新格局、新作法、新成效。
具有我国完全自主知识产权
世界首座具有第四代核电特征的
商业示范电站

示范工程位于胶东半岛的最东端,被称为“中国的好望角”的山东省荣成市,由华能山东石岛湾核电有限公司负责建设和运营,中核集团和清华大学联合推进。
作为与“航天探月”、“国产大飞机C919”等并列的十六个国家科技重大专项之一,示范项目建设以来备受全球的瞩目。

“安全”是核电的生命线,高温气冷堆在物理设计上不会发生堆芯熔化和放射性物质的大量释放,技术上无需场外应急,这是其他堆型所不能比拟的!

高温气冷堆的安全性是有“固有安全”“非动能余热排出系统”保驾护航!
第一个技术特点
“固有安全”
高温气冷堆的固有安全性是指,反应堆出现异常工况时,不依靠人为干预、仅仅利用自然规律,使反应堆趋于正常运行或安全停闭。高性能的燃料元件、负反应性温度效应提供的反应性补偿能力是确保固有安全性的重要因素。

高温气冷堆核电站所采用的全陶瓷型包覆颗粒球形燃料元件,每个直径为6厘米,跟网球大小差不多,它的内部构造就像火龙果一样,分布着约12000个直径不到1毫米的全陶瓷包覆燃料颗粒,每颗都有热解碳层、碳化硅层等多层包覆,保护二氧化铀燃料核芯,在不高于1620℃的温度下,能够阻止放射性裂变产物的释放。

在失去冷却后,仅依赖负的反应性温度系数和足够大的安全温升裕度,就能使反应堆进入到“热停堆”状态,在任何情况下,燃料元件的最温度均不超过1620℃这个安全限值,从而确保不会发生堆芯熔化和放射性大量释放的严重后果。
通过热传导、热辐射、自然对流等自然机制,把余热传递给水冷壁,通过水的自然循环,把热量带到空气冷却剂,与空气进行换热,从而使热量扩散到大气环境中,即使在余热排出系统失效,且不能实施缓解措施的极端事故情况下,均通过反应堆压力容器表面热辐射仍然能够保证余热的排出,保障反应堆稳定可靠,确保核电站周边的生态安全。
反应堆采用球形燃料元件石墨为慢化剂,氦气为一回路冷却剂。当反应堆启动时,氦气将裂变反应产生的热量带出堆芯,经过热气导管进入蒸汽发生器中,将热量传递给二次侧的水,产生过热蒸汽,从而推动汽轮发电机发电。冷却之后的氦气由主氦风机升压后送回堆芯,进行下一次循环。
和其他核电站需要停堆更换燃料不同,高温气冷堆在运行过程中,燃料元件由堆芯底部进行卸料管,通过燃耗测量器进行燃耗测量,将未达到设置燃耗值的元件重新装入堆芯使用,反之将燃料元件输送到乏燃料贮罐贮存,实现了连续装卸燃料不停堆的运行方式,显著提高发电效率。高温气冷堆超临界蒸汽发电效率为45%,远高于其他堆型。
与压水堆核电站相比,高温气冷堆在设计上不用考虑安注系统、应急堆芯等专设安全设施,使系统得到很大的简化,由2座反应堆、2台蒸汽发生器、1台汽轮发电机组和其他附属系统组成。

它还利用单堆功率不大的特点,通过多模块组合的方式,逐步扩大容量,降低一次投资,灵活适应市场的规模需求。
高温气冷堆上千度的氦气出口温度不仅可以提高发电效率,用途还非常的广泛,不仅可以为炼油、化工、稠油热采等领域提供高参数蒸汽。最重要的是950-1000℃的出口氦气可用于高温水裂解制氢。
未来世界将会进入一个新的能源时代,这个能源时代的称谓叫做氢能源时代,但现在的制氢来源比较单一且成本高昂主要来源是煤炭和天然气,还没有什么来源可以大规模量产氢能。而高温气冷堆的建成将对于占领氢能源时代的制高点起到积极作用。

大厦不是一夜落成,我国从上世纪70年代开始高温气冷堆技术的基础研发,并建成了10兆瓦高温气冷实验堆。高温气冷堆示范工程从2004年中国华能、中核集团、清华大学共同签订《关于共同合作建设高温气冷堆核电示范工程投资协议》起,已经走过了近15年的历程。
华能石岛湾公司牵头实施的国家科技重大专项高温气冷堆分项23个科研课题,覆盖了设备制造、工程建设、运行维修等各个阶段,填补了国内多项技术空白,为高温气冷堆示范工程项目的商业化推广作出了重要贡献。
目前示范工程已全面进入调试阶段

来看看院士们如何说吧
卢强院士:
“高温气冷堆固有安全性是极大的优点,应该集中力量尽快建成一个让全世界服气的四代核电样板工程。”
李冠兴院士:
“高温气冷堆是首创性的技术,在世界上是第一位,这是非常了不起事情。它的首堆意义重大,这个我们一定要争一口气,做出好成绩。”
黄其励院士:
“高温气冷堆核电站用途广泛,其产业化推广在多元化利用方面具备竞争优势,前景可期。对于高温气冷堆示范工程建成投产,我非常期待。”
十余年的栉风沐雨
华能核电人正努力把蓝图变为现实
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