解決核能發電安全隱憂 中國建世界首座「不會熔毀的核反應堆」

編輯︰昭仁

  最近中國又達成了一項重大科技成就!石島灣高溫氣冷堆核電站示範工程首次併網成功,令中國在這個領域成為世界核電技術的「領跑者」!由中國華能聯合清華大學、中核集團共同建設的石島灣核電站,採用了先進的高溫氣冷堆技術,加上核電站內自主研製、能抗超過1,600度高溫的「燃料球」,令這個高溫氣冷堆被譽為是「不會熔毀的反應堆」,解決了核能安全利用的世界級難題!

中國三十餘年磨一劍 第四代核電技術領先全球

  「石島灣高溫氣冷堆核電站」示範工程是全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站,亦是全球首個併網發電的第四代高溫氣冷堆核電項目,此次成功併網發電意味着反應堆已經可以輸出足夠的核功率,使到主蒸汽參數和流量滿足汽輪機帶負荷運轉,而機組亦能維持穩定的輸出電能,從而能夠併入電網開始正式對外輸電。

  待各種調試完成後,石島灣核電站將會正式投入商業營運,未來核電站的滿功率運行將帶來每年14億度的發電量,可以為200萬居民提供生活用電,並減少90萬噸的二氧化碳排放。

  同時,在核能發電過程中產生的高溫蒸汽還能用於熱電聯產、稠油熱採化工、冶金等領域,為實現「雙碳」目標和生態環境保護貢獻更多的綠色力量。

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「石島灣高溫氣冷堆核電站」示範工程是全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站,亦是全球首個併網發電的第四代高溫氣冷堆核電項目,可每年帶來14億度發電量,供200萬居民恆常使用。(網上圖片)

  據了解,石島灣核電站採用了先進的高溫氣冷堆技術,從核心關鍵技術研發到「200號」的10MW實驗堆,再到石島灣核電站示範工程建設,集結了數百位科學家的心血,歷經三十餘年才取得這個突破性的成果。

  「石島灣高溫氣冷堆核電站」示範工程先後攻克了核電領域多項世界性、行業性的「卡脖子」關鍵技術,令設備國產化比率達到了93.4%,其中首次使用的設備就有2,200多台,創新型設備則有600餘個,當中包括全球首台高溫氣冷堆螺旋盤管式直流蒸汽發生器等,初步搭建起了中國自主創新的第四代高溫氣冷堆核電標準體系和知識產權保護體系,助力中國在第四代先進核能技術領域中搶佔發展先機。

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石島灣核電站採用先進的高溫氣冷堆技術,從核心關鍵技術研發到核電站示範工程的建設,集結了數百位科學家的心血,歷經三十餘年才取得此豐碩成果。圖為高溫氣冷堆核電站示範工程模型。(圖片來源:視覺中國)

  據中國華能介紹,高溫氣冷堆固有安全性好、發電效率高、環境適應性強、用途廣泛,在核能發電、熱電冷聯產及高溫工藝熱等領域的商業化應用前景廣闊,對優化中國能源結構、保障能源供給安全、實現降碳目標皆具有非凡的意義。

  目前,中國華能山東石島灣、海南昌江、福建霞浦三大沿海核電基地發展格局經已全面形成,華能核能技術研究院(華能高溫堆技術研究中心)亦已進入實體化運行。

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高溫氣冷堆安全性好、發電效率高、環境適應性強、而且用途廣泛,既具商業化應用前景,亦有利於早日達成「雙碳」目標。(網上圖片)

被譽為「不會熔毀的核反應堆」 高溫氣冷堆核電站固若金湯 

  作為中國自主設計、建造、調試和運營的新一代核電項目,高溫氣冷堆核電站示範工程由中國華能聯合清華大學、中核集團共同建設,裝機容量達到20萬千瓦,2006年被列入十六個國家科技重大專項之一,並於2012年底在山東榮成開工建設。「石島灣高溫氣冷堆核電站」建成通電後,除了能貢獻清潔、優質能源之外,還是世界上首座「不會熔毀的核反應堆」,安全程度可謂是固若金湯。

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「石島灣高溫氣冷堆核電站」建成通電後,除了能輸出清潔而優質的能源之外,還是世界上首座「不會熔毀的核反應堆」,絕對是固若金湯的安全核能發電站。(網上圖片)

  從1979年美國三哩島核電站事故,到1986年蘇聯切爾諾貝利核電站事故,再到2011年日本福島核電站事故,種種的事例都說明,安全是核能發展的重中之重。

  而要實現核能安全,必須妥善控制核裂變反應,能夠及時導出停堆以後堆芯的餘熱,以及牢牢包容好放射性物質。為此,「石島灣高溫氣冷堆核電站」採用先進的高溫氣冷堆技術,結合模塊式反應堆設計,自主研製的「高溫全陶瓷包覆顆粒球形核燃料元件」等,令此核電站具備極佳的「固有安全性」,即使遭遇突發故障或嚴重外部事件,如地震等天災,就算不採取任何干預措施,反應堆堆芯亦不會因而熔毀,放射性物質也不會大量外洩,從根本上解決了核能安全利用的世界級難題。

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「石島灣高溫氣冷堆核電站」所採用的「燃料球」外層是石墨層,內裏則有約12,000個四層全陶瓷材料包覆、直徑約為0.9毫米的核燃料顆粒。經實驗證明,「燃料球」能抵1620℃高溫並阻擋放射性洩漏。(網上圖片)

  據中核集團發佈的信息顯示,高溫氣冷堆之所以被稱為「不會熔毀的反應堆」,其核燃料元件扮演着非常重要的角色,它是一款耐高溫全陶瓷包覆顆粒球形核燃料元件,亦可簡稱為「燃料球」

  「石島灣高溫氣冷堆核電站」內的燃料球直徑6厘米,最外層是石墨層,內裏則是大約12,000個四層全陶瓷材料包覆、直徑約為0.9毫米的核燃料顆粒。這種燃料球經過實驗證明,即使在1620℃高溫的條件下,仍能保持完好並阻擋放射性的幅射洩漏。而且,由於良好的溫度負反饋性,即便遇到極端突發事故,反應堆的堆內溫度亦不可能達到1620℃的高溫限值。

  除了燃料球的安全保障外,高溫氣冷堆在設計上採用模塊式設計。相比起傳統的大型壓水堆,高溫氣冷堆每一個小模塊皆可採用極低的功率密度,此密度僅約為大型壓水堆核電站的1/30。如此一來,可令停堆後的反應堆餘熱維持於較低的水平,意味著即使發生任何意外,就算不進行人為干預,反應堆仍能自動停堆並將餘熱安全地散出,避免堆芯熔化演變成大型核事故。

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