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清華大學牽頭研發設計的全球領先第四代核電機組進入商業運行
2023-12-07 13:55
中國教育報
作者:

  中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)教(jiao)(jiao)育報(bao)-中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)教(jiao)(jiao)育新聞網訊(記者(zhe) 董魯(lu)皖龍)12月6日,我國(guo)(guo)具有完(wan)全自主(zhu)知識產權的國(guo)(guo)家(jia)科技重大(da)專項(xiang)——華能(neng)(neng)山東石(shi)島灣高溫氣冷堆(dui)核(he)電站示范工(gong)程在完(wan)成(cheng)有關調試試驗的基礎上,順(shun)利完(wan)成(cheng)168小時持續運(yun)行(xing)考(kao)核(he),開始(shi)商(shang)業運(yun)行(xing),標(biao)志著我國(guo)(guo)成(cheng)為(wei)世界(jie)上第(di)一個實現(xian)模塊式高溫氣冷堆(dui)核(he)電站商(shang)業運(yun)行(xing)的國(guo)(guo)家(jia),也意味(wei)著清華核(he)能(neng)(neng)科學家(jia)持續數(shu)十年知難(nan)而(er)進(jin)(jin)、眾志成(cheng)城牽頭研(yan)發的以固有安全為(wei)主(zhu)要特征的先進(jin)(jin)核(he)能(neng)(neng)技術,實現(xian)了(le)從跟(gen)跑、并(bing)跑到領跑世界(jie)的跨越,并(bing)在第(di)四(si)代(dai)先進(jin)(jin)核(he)能(neng)(neng)領域繼續擴大(da)領先。

  據介紹,華(hua)能山(shan)東(dong)石島(dao)灣(wan)高溫氣(qi)(qi)冷堆核電站(zhan)示范(fan)工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)位于山(shan)東(dong)榮成。清華(hua)大學是(shi)技術研發主體(ti),負(fu)責研發、總體(ti)技術方案及(ji)核島(dao)主系統主設(she)(she)備(bei)的(de)設(she)(she)計,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)華(hua)能集團作為示范(fan)工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)建設(she)(she)營運(yun)主體(ti),中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)核工(gong)(gong)業(ye)集團作為示范(fan)工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)建設(she)(she)實(shi)施主體(ti)及(ji)燃料(liao)元件生(sheng)產單位。項目(mu)聯合(he)上海電氣(qi)(qi)、哈爾濱電氣(qi)(qi)等(deng)(deng)制造企(qi)業(ye),實(shi)現了研究、設(she)(she)計與加(jia)工(gong)(gong)制造的(de)深度融(rong)合(he)。示范(fan)工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)核島(dao)設(she)(she)備(bei)15000余臺(tai)套,首臺(tai)套設(she)(she)備(bei)超過(guo)2200臺(tai),世(shi)界(jie)首創型(xing)(xing)設(she)(she)備(bei)超過(guo)660臺(tai)。配套建設(she)(she)了目(mu)前世(shi)界(jie)最(zui)大規(gui)模年(nian)產30萬個燃料(liao)球的(de)燃料(liao)元件生(sheng)產線(xian),以及(ji)10MW大型(xing)(xing)氦氣(qi)(qi)工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)試驗(yan)(yan)回(hui)路等(deng)(deng)一系列試驗(yan)(yan)設(she)(she)施。

  高(gao)溫(wen)(wen)氣冷(leng)堆(dui)(dui)采用(yong)氦(hai)氣冷(leng)卻,全(quan)陶(tao)瓷(ci)包覆顆粒(li)燃料元件(jian)。模塊式高(gao)溫(wen)(wen)氣冷(leng)堆(dui)(dui)采用(yong)模塊式設計(ji),確保反(fan)應(ying)堆(dui)(dui)不需要應(ying)急冷(leng)卻也能夠處于安全(quan)狀態,被(bei)稱(cheng)為(wei)固有(you)安全(quan)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)堆(dui)(dui)。國(guo)際上開展了大(da)(da)量研究(jiu)和設計(ji)工作(zuo)(zuo),但一直沒(mei)有(you)成(cheng)(cheng)功建成(cheng)(cheng)商業(ye)電(dian)站。上世紀(ji)80年(nian)代,以(yi)王大(da)(da)中院(yuan)士為(wei)帶(dai)(dai)(dai)頭人的(de)(de)(de)清(qing)華(hua)大(da)(da)學核研院(yuan)團(tuan)(tuan)隊(dui)將研究(jiu)目標(biao)聚焦在(zai)實(shi)現(xian)反(fan)應(ying)堆(dui)(dui)固有(you)安全(quan)的(de)(de)(de)學術理念上。2000年(nian),王大(da)(da)中、吳宗鑫帶(dai)(dai)(dai)領團(tuan)(tuan)隊(dui)建成(cheng)(cheng)了10兆瓦高(gao)溫(wen)(wen)氣冷(leng)實(shi)驗堆(dui)(dui)(HTR-10)。在(zai)此基礎(chu)上,2006年(nian)“高(gao)溫(wen)(wen)氣冷(leng)堆(dui)(dui)核電(dian)站”被(bei)列入(ru)國(guo)家(jia)科(ke)技重(zhong)大(da)(da)專項(xiang),清(qing)華(hua)大(da)(da)學成(cheng)(cheng)為(wei)唯一牽(qian)(qian)頭實(shi)施(shi)國(guo)家(jia)科(ke)技重(zhong)大(da)(da)專項(xiang)的(de)(de)(de)高(gao)等(deng)學校,清(qing)華(hua)大(da)(da)學核研院(yuan)院(yuan)長(chang)張作(zuo)(zuo)義被(bei)任命為(wei)總設計(ji)師(shi)。2021年(nian),作(zuo)(zuo)為(wei)實(shi)現(xian)反(fan)應(ying)堆(dui)(dui)固有(you)安全(quan)的(de)(de)(de)帶(dai)(dai)(dai)頭人,王大(da)(da)中院(yuan)士榮獲國(guo)家(jia)最高(gao)科(ke)學技術獎。同年(nian)12月,高(gao)溫(wen)(wen)氣冷(leng)堆(dui)(dui)核電(dian)站示范工程實(shi)現(xian)首(shou)次并網發電(dian),至(zhi)今在(zai)調(diao)試過程中已累計(ji)發電(dian)3.5億度。新的(de)(de)(de)商業(ye)化(hua)高(gao)溫(wen)(wen)氣冷(leng)堆(dui)(dui)項(xiang)目由(you)中國(guo)核工業(ye)集團(tuan)(tuan)等(deng)企業(ye)牽(qian)(qian)頭已經開始啟動(dong),商業(ye)化(hua)推廣正在(zai)拉開序幕。

  在國家科(ke)技(ji)重大專項支持下,我(wo)國建(jian)設了(le)一(yi)個完整的(de)新一(yi)代核(he)(he)電(dian)站(zhan)的(de)示(shi)范工程(cheng),規模相當于(yu)我(wo)國首臺秦山核(he)(he)電(dian)站(zhan),突破了(le)一(yi)大批 “0到1”核(he)(he)心(xin)關鍵技(ji)術。今年8-9月(yue)份,我(wo)國首次在石島(dao)灣(wan)高溫(wen)氣(qi)冷(leng)堆(dui)核(he)(he)電(dian)站(zhan)上(shang)(shang),通過試驗證(zheng)(zheng)明了(le)核(he)(he)裂變(bian)能也能夠實現固有安(an)全,即不(bu)依靠人為干預(yu)和應(ying)急冷(leng)卻,僅依靠自然(ran)定律,實現裂變(bian)反應(ying)堆(dui)的(de)自然(ran)冷(leng)卻,不(bu)會出現堆(dui)芯熔化。這標志著我(wo)國在實際建(jian)成的(de)核(he)(he)電(dian)站(zhan)上(shang)(shang),在世界(jie)上(shang)(shang)首次驗證(zheng)(zheng)了(le)“固有安(an)全的(de)核(he)(he)裂變(bian)能”這一(yi)學術夢想。

  模(mo)(mo)塊(kuai)式(shi)高(gao)(gao)溫(wen)氣冷(leng)堆(dui)(dui)(dui)在(zai)國(guo)際(ji)上被稱(cheng)為(wei)第四代核能(neng)(neng)系(xi)統(tong),也被稱(cheng)為(wei)小型模(mo)(mo)塊(kuai)堆(dui)(dui)(dui)。清華(hua)大(da)學研發(fa)并(bing)實(shi)現的(de)模(mo)(mo)塊(kuai)式(shi)高(gao)(gao)溫(wen)氣冷(leng)堆(dui)(dui)(dui)技(ji)術可以提供300℃-500℃高(gao)(gao)參數工業(ye)(ye)(ye)蒸汽(qi),實(shi)現熱(re)電聯產(chan)。該技(ji)術采(cai)用(yong)標準化(hua)模(mo)(mo)塊(kuai)的(de)概念,每(mei)個模(mo)(mo)塊(kuai)功(gong)率約10萬(wan)千瓦(wa)。多(duo)個模(mo)(mo)塊(kuai)并(bing)聯,可以形(xing)成20萬(wan)千瓦(wa)和60萬(wan)千瓦(wa)機組,在(zai)我國(guo)的(de)工業(ye)(ye)(ye)蒸汽(qi)應用(yong)市場上已經具備商業(ye)(ye)(ye)競爭(zheng)力。中(zhong)國(guo)核工業(ye)(ye)(ye)集(ji)(ji)團將高(gao)(gao)溫(wen)氣冷(leng)堆(dui)(dui)(dui)核能(neng)(neng)系(xi)統(tong)列入旗(qi)艦型產(chan)品序(xu)列。清華(hua)大(da)學將與中(zhong)國(guo)核工業(ye)(ye)(ye)集(ji)(ji)團、中(zhong)國(guo)華(hua)能(neng)(neng)集(ji)(ji)團等有關(guan)產(chan)業(ye)(ye)(ye)集(ji)(ji)團加強合作,實(shi)現高(gao)(gao)溫(wen)氣冷(leng)堆(dui)(dui)(dui)的(de)標準化(hua)系(xi)列化(hua),成為(wei)助(zhu)力我國(guo)及(ji)世(shi)界碳達峰碳中(zhong)和的(de)重大(da)創新性產(chan)業(ye)(ye)(ye)。

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