清華大學(xué)牽頭研發(fā)設(shè)計(jì)的全球領(lǐng)先第四代核電機(jī)組進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行

中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 董魯皖龍）12月6日，我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國家科技重大專項(xiàng)——華能山東石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程在完成有關(guān)調(diào)試試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，順利完成168小時(shí)持續(xù)運(yùn)行考核，開始商業(yè)運(yùn)行，標(biāo)志著我國成為世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)模塊式高溫氣冷堆核電站商業(yè)運(yùn)行的國家，也意味著清華核能科學(xué)家持續(xù)數(shù)十年知難而進(jìn)、眾志成城牽頭研發(fā)的以固有安全為主要特征的先進(jìn)核能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從跟跑、并跑到領(lǐng)跑世界的跨越，并在第四代先進(jìn)核能領(lǐng)域繼續(xù)擴(kuò)大領(lǐng)先。

據(jù)介紹，華能山東石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程位于山東榮成。清華大學(xué)是技術(shù)研發(fā)主體，負(fù)責(zé)研發(fā)、總體技術(shù)方案及核島主系統(tǒng)主設(shè)備的設(shè)計(jì)，中國華能集團(tuán)作為示范工程建設(shè)營運(yùn)主體，中國核工業(yè)集團(tuán)作為示范工程建設(shè)實(shí)施主體及燃料元件生產(chǎn)單位。項(xiàng)目聯(lián)合上海電氣、哈爾濱電氣等制造企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了研究、設(shè)計(jì)與加工制造的深度融合。示范工程中核島設(shè)備15000余臺套，首臺套設(shè)備超過2200臺，世界首創(chuàng)型設(shè)備超過660臺。配套建設(shè)了目前世界最大規(guī)模年產(chǎn)30萬個(gè)燃料球的燃料元件生產(chǎn)線，以及10MW大型氦氣工程試驗(yàn)回路等一系列試驗(yàn)設(shè)施。

高溫氣冷堆采用氦氣冷卻，全陶瓷包覆顆粒燃料元件。模塊式高溫氣冷堆采用模塊式設(shè)計(jì)，確保反應(yīng)堆不需要應(yīng)急冷卻也能夠處于安全狀態(tài)，被稱為固有安全的反應(yīng)堆。國際上開展了大量研究和設(shè)計(jì)工作，但一直沒有成功建成商業(yè)電站。上世紀(jì)80年代，以王大中院士為帶頭人的清華大學(xué)核研院團(tuán)隊(duì)將研究目標(biāo)聚焦在實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆固有安全的學(xué)術(shù)理念上。2000年，王大中、吳宗鑫帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建成了10兆瓦高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆（HTR-10）。在此基礎(chǔ)上，2006年“高溫氣冷堆核電站”被列入國家科技重大專項(xiàng)，清華大學(xué)成為唯一牽頭實(shí)施國家科技重大專項(xiàng)的高等學(xué)校，清華大學(xué)核研院院長張作義被任命為總設(shè)計(jì)師。2021年，作為實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆固有安全的帶頭人，王大中院士榮獲國家最高科學(xué)技術(shù)獎。同年12月，高溫氣冷堆核電站示范工程實(shí)現(xiàn)首次并網(wǎng)發(fā)電，至今在調(diào)試過程中已累計(jì)發(fā)電3.5億度。新的商業(yè)化高溫氣冷堆項(xiàng)目由中國核工業(yè)集團(tuán)等企業(yè)牽頭已經(jīng)開始啟動，商業(yè)化推廣正在拉開序幕。

在國家科技重大專項(xiàng)支持下，我國建設(shè)了一個(gè)完整的新一代核電站的示范工程，規(guī)模相當(dāng)于我國首臺秦山核電站，突破了一大批 “0到1”核心關(guān)鍵技術(shù)。今年8-9月份，我國首次在石島灣高溫氣冷堆核電站上，通過試驗(yàn)證明了核裂變能也能夠?qū)崿F(xiàn)固有安全，即不依靠人為干預(yù)和應(yīng)急冷卻，僅依靠自然定律，實(shí)現(xiàn)裂變反應(yīng)堆的自然冷卻，不會出現(xiàn)堆芯熔化。這標(biāo)志著我國在實(shí)際建成的核電站上，在世界上首次驗(yàn)證了“固有安全的核裂變能”這一學(xué)術(shù)夢想。

模塊式高溫氣冷堆在國際上被稱為第四代核能系統(tǒng)，也被稱為小型模塊堆。清華大學(xué)研發(fā)并實(shí)現(xiàn)的模塊式高溫氣冷堆技術(shù)可以提供300℃-500℃高參數(shù)工業(yè)蒸汽，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。該技術(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊的概念，每個(gè)模塊功率約10萬千瓦。多個(gè)模塊并聯(lián)，可以形成20萬千瓦和60萬千瓦機(jī)組，在我國的工業(yè)蒸汽應(yīng)用市場上已經(jīng)具備商業(yè)競爭力。中國核工業(yè)集團(tuán)將高溫氣冷堆核能系統(tǒng)列入旗艦型產(chǎn)品序列。清華大學(xué)將與中國核工業(yè)集團(tuán)、中國華能集團(tuán)等有關(guān)產(chǎn)業(yè)集團(tuán)加強(qiáng)合作，實(shí)現(xiàn)高溫氣冷堆的標(biāo)準(zhǔn)化系列化，成為助力我國及世界碳達(dá)峰碳中和的重大創(chuàng)新性產(chǎn)業(yè)。