高温气冷堆技术是什么?如何确保核电反应安全性?一文了解

　　12月6日，我国具有完全自主知识产权的国家重大科技专项、全球首座第四代核电站在山东荣成正式投入商业运行，标志着我国在第四代核电技术研发和应用领域达到世界领先水平。高温气冷堆技术是最新一代的核电技术。

　　什么是高温气冷堆?

　　高温气冷堆，包括“高温”“气冷”两个关键词。“高温”是指反应堆堆芯采用石墨等耐高温材料，使得堆芯出口温度可以达到其他堆型难以企及的高度，让它不仅能高效发电，还能利用高温实现核能综合利用、一举多得。“气冷”是指反应堆采用惰性气体氦气进行堆芯冷却和热传导，而非传统压水堆核电站的“水冷”方式，氦气在高温下不容易与反应堆其他物质发生反应，因此叫做“高温气冷堆”。

　　高温气冷堆：“天生”安全的核反应堆

　　安全性是核能发展的生命线，高温气冷堆作为第四代核能技术的先进堆型，它具有“天生”的固有安全性，这样的安全性从何而来?

　　高温气冷堆被称作“不会熔毁的反应堆”，它所具备的安全性是从设计原理阶段就实现了的固有安全性。

　　固有安全性=不外泄 不失控 不熔毁

　　清华大学核能与新能源技术研究院院长 张作义：固有安全反应堆按照定义就是在任何事故和自然灾害条件下，不依靠人为的干预，也不依靠外加动力，反应堆按照自然规律能够自然冷却，堆芯不会熔化。

　　固有安全性法宝一：四层耐高温“盔甲”

　　眼前这个拳头大小的黑色圆球，就是高温气冷堆的燃料球。

　　华能石岛湾高温气冷堆示范工程调试人员 王锐：它最外面一层是石墨，里面有大概这样12000个燃料颗粒，每个燃料颗粒里都有这个用于发生核裂变反应、释放能量的核燃料。与其他燃料不同，这里的核燃料被四层耐高温的陶瓷“盔甲”层层包裹，可有效防止放射性物质外泄。

　　固有安全性法宝二：“搭积木”而成的核电站

　　高温气冷堆示范工程采用模块化设计制造，由两座模块化反应堆组合而成，每一个模块都是一座可以独立运行的小反应堆，能随时连续地装卸核燃料。

　　迈进高温气冷堆调试的“无人区”

　　高温气冷堆技术在国际上开展了大量的研究和设计工作，但是一直没有成功建成商业电站。高温气冷堆示范工程从2020年7月全面进入调试阶段到今天正式投产，在机组调试运行上闯过重重关卡，迈进世界核电技术的“无人区”。

　　核电站的调试工作相当于给机组“排雷”，对于拥有2200多个首台套设备的高温气冷堆示范工程来说，毫无经验可循，难度极大。在石岛湾核电站，这里拥有世界上最大、最重的核电压力容器，它是用来包裹堆芯和氦气的大金属罐，氦气分子小、易泄漏，因此调试的首要任务是验证压力容器的密封性。

　　华能石岛湾高温气冷堆示范工程调试人员 王锐：这可以说是罕见的大体积、高气压试验，潜在风险高，我们要对压力容器上100多个可能漏气的风险点开展监测，同时控制它的温度，避免设备损坏。

　　经过近30个月的调试工作，工程人员累计完成700多项调试试验，研发了针对高温气冷堆特有的调试运行六大关键核心技术，成功验证了高温气冷堆的固有安全性和持续运行能力等，实现了机组的安全稳定运行。