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全球首座第四代核电站,已经在12月6日正式投入商业运行了!这还是完全由我国自主创新建设出来的核电站,设备国产化率高达93.4%。
2012年12月,第四代核电站正式启动建设,由中国华能、清华大学和中核集团三方合作完成,这标志着我国核电发展进入一个新阶段。
这个第四代核电站,到底先进在哪里呢?
第四代核电机组从开始施工到正式进入商业运营,总共用了11年的时光。
2023年12月6日,山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站作为全球首个第四代核电站的商业示范工程,成功完成了168小时的连续运营测试,并正式开始了商业运营。
全球首座第四代核电站有什么特殊的呢?第四代核电站采用了高温气冷堆技术,具有极高的安全性、高效节能、环境友好等诸多的优点。说到这儿,我们先了解一下“高温气冷堆技术”的厉害之处。
高温气冷堆技术最初由美国科学家提出,即采用氦气替代水作为核反应堆的冷却剂。同时,他们还设想使用一种特殊的燃料,将核燃料包裹在四层陶瓷中,形成小球,并将这些小球堆叠在一起,形成球床。
这样设计可以确保反应堆温度升高时,这些小球也不会熔化或裂开,并且不会释放出放射性物质。这就是高温气冷堆的基本原理。
美国人虽然提出了这个想法,但并没有坚持去试验。其他国家也有相继做了一些类似的项目,但都没有达到商业化的水平。只有中国人一直在坚持试验,不断创新。
我国对高温气冷堆的研究始于20世纪70年代,但直到1986年,“863”计划才将其列为我国核能技术发展的重要方向之一。
2012年,山东荣城石岛湾的第四代核能项目正式开工,经过多年的努力和探索,2021年成功发电,2023年该核电站将正式投入商业运营。
至此,中国人拥有了自主创新和研发高温冷气技术的能力。从燃料元件到蒸汽发生器,从设计到制造,从安装到调试,从运行到维护,我们都能完全独立自主的进行。
至今,全球核电技术已经经历了四个发展阶段,其安全性和经济性不断提升。目前,世界主流采用的是第三代核电技术,而第四代技术尚未实现大规模商业应用。
相较于第三代技术,第四代核电技术在安全性、经济竞争力、核废物产量以及核扩散防止方面都有显著改进,因此被视为核能系统未来发展的方向。
目前,我国正在示范堆建设阶段的核电技术包括六种:(超)高温气冷堆、钠冷快堆、超临界水冷堆、铅冷快堆、气冷快堆、熔盐堆。就安全性和经济性而言,高温气冷堆是我国最接近商业化应用的第四代堆型。
位于山东荣城的石岛湾第四代核电站项目,便是我国在高温气冷堆技术方面走出一条自主创新道路最好的证明。
该工程历经11年的时间,经历了多次论证、审查、验收和调试,克服了诸多技术和管理上的难题。
此次示范工程集聚了设计研发、工程建设、设备制造、生产运营等产业链上下游500余家单位,先后攻克了多项世界级关键技术,首台套设备2200多台,创新型设备600多台。
这个工程的建设和运行,不仅为我国核能发展提供了新的动力和方向,也为全球核能技术的创新和推广提供了新的范例和标杆。
第四代核能技术是是未来核能事业发展的重要方向之一。由于其具有更高的安全性和发电效率,同时还能够很好的解决核废料和核扩散等问题。
在安全性方面,第四代核电站采用了非能动冷却剂如氦气,以确保在核泄漏等核事故发生时能够自动启动安全系统,从而避免严重后果。
此外,第四代核电站还通过多重安全系统设计,确保核反应堆在任何情况下都能保持安全。
在使用效率方面,第四代核电站采用了更先进的技术和更高效的燃料,以提高核燃料的利用效率并减少资源浪费。
在解决核废料和核扩散等问题方面,第四代核电站能够将核废料的产生量减少到最低,极大降低了对环境和人类健康的危害。
利用高温冷气堆技术,可以提供民用大规模集中供暖等领域所需的低参数蒸汽,实现较高的能源利用效率。
同时,高温冷气堆还是目前现有的研究堆型中最适合核能制氢的模型,只有氦气冷却的高温气冷堆,才能提供足够高的温度来驱动制氢体系。
总而言之,第四代核能技术具有广泛的应用前景,在这方面我国是唯一一个已经商用投产第四代核电站的国家。
这对于我国优化能源结构、确保能源供应安全以及实现“双碳”目标都具有巨大意义。同时,也向全世界展示了中国人民不放弃的科研精神和追求极致的“工匠精神”。