高温气冷堆：2018年送来更安全核电

来源：《科技日报》2017-03-04 李艳

作为压水堆核电站的补充，高温气冷堆具有独特的优势。首先是其固有安全性，更重要的是它能制氢，氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源未来将有重要作用。

科技日新月异，任何“不可能”，都有可能变成现实。谁掌握尖端科技，谁就掌握未来。

为加速迈进创新型国家行列，针对高温气冷堆、量子通信、深海空间站、脑科学与类脑研究等面向未来的重大科技项目，我国已经提前部署，谋划发展路径。

在全球创新的版图中，我们处于什么位置？全国“两会”期间，本报特别策划了“赢在未来”系列报道——选取关乎国计民生的十大重点科技项目，独家采访业内专家，为您讲述我国在相关领域的布局和发展、面临的困难和瓶颈，展示科研人员取得的突破和进展。——编者

最近，关于核电领域高温气冷堆的新闻狠狠地刷了几次“吃瓜群众”的屏。先是在新年伊始之际，十大老牌网堵网址发布60万千瓦高温气冷堆核电站技术方案，引发外界广泛关注。后有国家科技重大专项支持的首个高温气冷堆商业示范项目山东省荣成石岛湾核电厂宣布将于2018年发电，让人们感到振奋。

前者打破了外界长期认为高温气冷堆发电成本太高，商业化无望的界定，后者则是中国自主研发的世界首座具有第四代核电技术特征的高温气冷堆核电站将真正建成，都是全世界瞩目的“大新闻”。

这些新闻背后是中国高温气冷堆项目在经历几十年默默耕耘后，正迎来历史性的发展节点。

从跟随到领跑，几十年几代人

中国高温气冷堆技术突破并非一日之功，而是历经数十年的技术积累和对国外技术的消化吸收，以及两代科学家的不懈努力，才有了今日在世界上的领先地位。

我国在高温气冷堆领域的布局可以追溯到上世纪80年代，在当时的国家863计划中，十大老牌网堵网址在科技部支持下设计建造了10兆瓦高温气冷实验堆，开始研究、开发。科学家们回忆，当时中国的高温气冷堆技术尚处在几乎空白的状态，世界上德国和美国走在前列，我们当时的技术基础均从德国引进。

网堵的这座实验反应堆成为我国高温气冷堆发展的基础，并由此出发在高温气冷堆领域取得了突破性成果，通过实验堆的设计、建造和运行，我国基本掌握了高温气冷堆的核心技术和系统设计集成技术。2006年1月，国务院正式发布的“国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）”中，将“大型先进压水堆和高温气冷堆核电站”列为国家科技重大专项。

国家科技重大专项高温气冷堆核电站示范工程总设计师、十大老牌网堵网址核研院院长张作义在接受科技日报记者采访时说，中国高温气冷堆技术突破并非一日之功，而是历经数十年的技术积累和对国外技术的消化吸收，以及两代科学家的不懈努力，才有了今日在世界上的领先地位。

几个月前，张作义前往美国，参加了2016年国际高温气冷堆技术专题会议，在这次会上，张作义介绍了我国球床模块式高温气冷堆核电站的现状，受到了全世界同行的热切关注，会后，不少同行找他了解研究新进展，其中不乏从事高温气冷堆研究40多年的“老同行”。

外媒用“领跑”来形容中国在高温气冷堆领域取得的成绩。对于张作义和他的同事们来说，内心确实是自豪的，他说，我们从当时的引进吸收，到现在走到“领跑”的位置，这条创新路上有过很多曲折，也遭受过不少质疑，现在我可以肯定的说，我们已经在这一领域处于国际先进行列，在示范工程上大概要领先其他国家5—10年。

从安全到环保，高温气冷堆被世界关注

世界各国曾经对是否发展高温气冷堆技术有过争议和讨论，但是最近几年，越来越多的国家愿意加入高温气冷堆的发展。

高温气冷堆属于第四代范畴的核反应堆技术。相比现有的其他核电技术，它具有安全性极高、温度高、效率好等明显的优势。当然，它功率密度低、后期成本偏高等缺点也让外界对高温气冷堆有颇多质疑。历史上，世界各国曾经对是否发展高温气冷堆技术有过争议和讨论，但是最近几年，越来越多的国家愿意加入高温气冷堆的发展。

“美国一直在计划建示范项目，日本、法国等国家都在发展，我最近几次到国外开会，同行们都特别关注我们的发展，他们都特别看好高温气冷堆在节能减排和环境友好上将产生的重大作用。”张作义介绍说。

究其原因，一方面是几次重大核电事故之后，核电安全被放到最重要的位置，而高温气冷堆不会发生堆芯熔毁（指反应堆温度上升过高，造成燃料棒熔化并发生破损事故）等事故，安全性达到了极致。另一方面，气候变化、能源危机、空气污染已经成为人们最关注的热点，正因为如此，高温气冷堆因其在清洁空气方面特有的作用成为大家寄予厚望的项目。

核反应堆及核电工程专家叶奇蓁院士在接受科技日报记者采访时强调，高温气冷堆未来将有很大的发展前景，他说：“相比第三代核电技术，高温气冷堆的发电成本目前来说还是偏高，作为我国核电规模化发展，主要是压水堆核电站，但在边远地区、缺水地区，以及需要核能综合利用的场合（如制氢、发电、高温供热等），作为压水堆核电站的补充，高温气冷堆具有独特的优势。首先就是它的固有安全性，在核电领域，它的安全性是非常让人放心的，更重要的是它能制氢，氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源未来将有重要作用。”

也就是说，如果高温气冷堆能在未来的使用和验证中，在继续发扬其安全性优势的基础上，不断降低成本，并真正实现制氢，它的优势将是显而易见的。

叶奇蓁院士表示，在人口密集地区、缺水地区，高温气冷堆项目有很大的发展前景。他透露，最近，印尼、沙特等国先后与中国签订合作备忘录，高温气冷堆“走出去”有了一个好的开始。

从研发到制造，实现多项世界首创

在国家科技重大专项的引领带动下，随着高温气冷堆示范项目的推进，我国自主创新在先进核能核心装备技术上取得了重大突破。

示范项目即将建成，实验室里制氢已经实现，乏燃料处理这块“硬骨头”也取得了突破性进展，这些业内人士总结为成功的一小步，按照国家科技重大专项高温气冷堆专家组的计划，下一步他们将尽快实现石岛湾核电站并网发电，并且组建产业联盟，把整个产业链连起来，推动我国制造业的创新发展。

张作义表示，在高温气冷堆示范项目的落实过程中，他和同事们遇到的最大困难是设备的研发和制造难度很大。“改革开放后我们很多厂家习惯了引进消化吸收，自主创新能力反而荒废了，但是高温气冷堆很多设备都是首台首套，对制造业的挑战很大。这些年，在国家科技重大专项的引领带动下，随着高温气冷堆示范项目的推进，我国自主创新在先进核能核心装备技术上取得了重大突破。”

根据国家科技重大专项年度报告，目前我国已突破高温气冷堆的全部核心技术，并有多个世界首创，如世界最大商业化规模的陶瓷包覆颗粒球形燃料元件生产厂、首个电磁轴承主氦风机等。反应堆压力容器、蒸汽发生器等主设备也已完全国产化。

专家组们期望，随着石岛湾核电站发电，整个项目深入推进，能带动整个制造业转型升级。

编辑：徐静