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两个全球第一!9月我国两种第四代核反应堆开启,领跑优势又加大

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科普大世界 2021-09-20 15:31

核电早已是世界电能生产的主要方式之一,而且越是发达国家,核电的利用率越高。我国是世界电力生产第一大国,但是核电在我国电力中的占比却不足5%,与发达国家相比,我国核电生产还有很大的上升空间,并且我国已经提出了核电发展的目标是到2035年占比至少10%,因为发展核能将为我国碳达峰、碳中和战略实施发挥不可替代的作用,自从1994年首台核电机组投用以来,我国生产和利用的核电相对于煤电减少了二氧化碳排放量21亿吨。

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我国在核电发展方面很注重技术和装备的自主性,这对核安全以及防止被技术“掐脖子”都非常重要,好在我国的核电技术方面已经进入到世界先进行列,而且某些方面已经世界领先。比如本月底就要试运行的甘肃武威钍基熔盐堆,这是全球首台商业化的第四代核能发电技术,摆脱了之前铀和钚元素为燃料的核能发电模式,改用以放射性极低的钍元素为核燃料,这种钍基熔岩堆安全系数高,热转换效率高,节省水资源,环境兼容性大,核污染只有铀和钚核反应堆的1‰,钍矿资源量大易开采等优势。这是核能发电领域具有划时代意义的革新性技术,甘肃武威的钍基熔盐堆若试验成功,将代表着我国首先掌握了第四代核能技术,足以笑傲全球。

但在钍基熔盐堆试运行之前,实际上我国已经进行了另一种第四代核反应堆发电技术的实验,那就是于本月12日开启带核功率运行的山东省荣成市华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程1号反应堆,当日9时35分,该反应堆首次达到带核功率运行临界状态,这是这一示范工程在完成双堆冷试、双堆热试、首次装料后的又一重大进展,下一个目标是在今年内并网发电的目标迈出关键性一步。

高温气冷核反应堆发电是效率和安全性极高的第四代核电技术,这种反应堆使用的是耐高温的石墨和碳砖砌成的炉子形状的装置,内部则是很多耐高温石墨制成的圆形燃料球,里面是那些能产生高温的放射性物质,运行时其核能热量转换和冷却过程中不是使用水,而是采用氦气,气冷堆出口温度可以高达750℃,比目前普遍使用的水冷反应堆产生300多摄氏度的高温高出了一倍多,二回路仍可产生571℃的过热蒸汽。

在核能发电领域,产生更高的温度意味着发电效率也更高,一般认为使用高温气冷堆技术能让核力发电效率提高30%以上,所以华能石岛湾核电站高温气冷堆也堪称是目前全球发电效率最高的核反应堆。

高温气冷核反应堆也是目前世界上主流核电国家正在竞相科研攻关的核能发电技术,也是我国现阶段16个国家级重大科技专项之一,与探月过程,深海下潜以及大飞机制造并列,足见其重要程度。

而且高温气冷堆比钍基熔盐堆有更广泛的适用性,它不仅能发电,还可以用于石油,化工以及炼钢等领域,它提供的高温热能可代替煤炭等燃料发热,通过热电联供的方式,它产生的热能可以应用到海水淡化、集中供热、稠油热采等领域,理论上这种反应堆技术提升后将来可形成出口温度高达1000℃的清洁热源,可以应用到煤的气化液化与热化学制氢领域,还可为氢能源时代的到来助一把力,所以这是一种在很多领域都具有革新意义的先进技术,其开发前景十分广阔。

高温气冷核反应堆带核功率运行临界状态,相当于发动机点着了火,开启了运行状态,华能石岛湾核电站1号高温气冷堆成为全球首座投用的(试运行阶段)第四代核电反应堆,美国、德国等国家也一直在研究高温气冷堆核电技术,但都未取得突破性进展,我国华能石岛湾核电站高温气冷堆的投用,表明我国在这方面走在了世界的前面,率先登上了未来核电发展在高温气冷堆方面的高峰!应该说它才是标志我国首先掌握第四代核能发电技术的装置,毕竟在时间上要比甘肃武威的钍基熔盐堆更早一点。

这个9月不简单,在核能发电领域,我们将取得两项全球第一,进一步提升全球核能应用领跑者的优势。

参考资料:

《澎湃新闻》9月12日文章《全球首个第四代核电技术示范电站、石岛湾高温气冷堆成功临界》

《东方财富网》4月15日文章《核能行业协会:预计到2035年核电发电量约占全国发电量的10%》

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