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中国又创造了一项世界第一!
华能石岛湾高温气冷堆示范工程首次并网发电,这是中国拥有完全自主知识产权的第一座高温气冷堆示范电站,也是世界首个商业化运行的第四代核电!
石岛湾核电站深圳湾、纽约湾、东京湾……
看见“海湾”字样,很多人就想起了这些全球知名的湾区;但提起石岛湾,想必大多数人听都没听过。放心,由于华能石岛湾高温气冷堆示范工程的存在,以后你会经常听到石岛湾这个名字。
那么石岛湾高温气冷堆示范工程有什么特殊之处?
尽管被命名为石岛湾高温气冷堆示范工程,但它实际上坐落于山东省威海市荣成县宁津湾,地处黄海之滨,先天占据地利。石岛湾高温气冷堆示范工程项目既是中国“十二五”期间获批的第一个核电站项目,也是全球首座具有第四代先进核能系统特征的球床模块式高温气冷堆,可以说天时、人和俱佳。这座高温气冷堆核电站,在全球已经建成的商用核电站中还没有先例,堪称前无古人,后领来者。
众所周知,目前的核反应堆多以成熟的压水反应堆为主,包括全球的核电站、核潜艇和核动力航空母舰,运行中的反应堆超过6成都是压水反应堆。我国建成的秦山核电站一二期工程、大亚湾核电站、田湾核电站、岭澳核电站均采用压水反应堆。
以压水堆为主流的核电站,虽然是主流,但由于各种天灾人祸,国外的核电站事故并不少见。到了第四代,各国在经济、环保的基础上,自然会追求更安全的商用核电。
此时,高温气冷堆核电站崭露头角,要知道其固有安全性可以保证反应堆在任何事故下不会发生堆芯熔化、放射性大量释放。而石岛湾高温气冷堆示范工程的固有安全性可以从三个方面得到保证:
首先是多重物理屏障,包括全陶瓷包覆颗粒燃料、一回路压力边界以及“包容体”系统,堪称套了三层金钟罩铁布衫,像地震、炮火这样的外部压力基本都能抗住,防御力近乎无敌!
其次是非能动余热排出系统。在石墨作为慢化剂,氦气作为冷却剂的双法宝加持下,余热水平仅为压水堆的1/,固有安全性与生俱来!即使失去外部电源,事故停堆后也能保证核电站不会发生反应堆堆芯高温熔毁事件。
最后,石岛湾高温气冷堆示范工程还有负反应性温度系数的很大补偿能力,打个比方说,密闭的杯子里放了一根自燃的蜡烛,当有限的氧气越来越少,蜡烛也会停止燃烧。
总而言之,华能石岛湾高温气冷堆示范工程为安全而生!同时,作为第四代核电技术,石岛湾高温气冷堆示范工程采用惰性气体氦气来冷却,吸收的热量更充分,从而可以大幅提高发电效率,可以说是既安全又高效。
此外,石岛湾高温气冷堆示范工程还有环境适应性强、用途广泛等特点。
首次并网发电我国干大事的风格都是提前布局,稳扎稳打。虽然华能石岛湾高温气冷堆示范工程于年12月正式开工建设,但从上世纪80年代起,我国高温气冷堆的研发就已经开始。到了4年12月,华能与清华大学、中国核建集团就签订《关于共同合作建设高温气冷堆核电示范工程投资协议》,三方确认共同组建核电公司,负责建设、运营一座20万千瓦级商用示范高温气冷堆核电站。
6年,高温气冷堆示范工程列入国家科技重大专项。随后的12月,中国华能与中国核建、清华大学出资成立华能山东石岛湾核电有限公司,负责示范工程的建设与运营管理。
8年2月,国务院常务会议讨论批准了《高温气冷堆核电站重大专项实施方案》。
年5月,华能集团正式成为世界核运营者协会一级会员单位,华能山东石岛湾核电有限公司成为世界核运营者协会二级会员单位;年12月,华能集团为世界首座20万千瓦级具有第四代核能技术特征和固有安全性,具有我国自主知识产权、国家科技重大专项——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程浇筑下了第一方混凝土。
年3月,首台反应堆压力容器完成吊装。年12月,首台压力容器顶盖扣盖完成。
年1月,示范工程首台蒸汽发生器完成吊装。
年4月,示范工程双堆完成“三壳组对”。
年11月,双堆冷试完成。
年3月双堆热试成功!
年12月20日,华能石岛湾高温气冷堆示范工程1号反应堆完成发电机初始负荷运行试验评价,首次并网成功,发出第一度电!
目前,示范工程机组各项运行指标正常,反应堆、汽轮发电机及相关系统设备运行稳定,1号反应堆正稳步向单堆满功率推进,2号反应堆并网发电前各项试验有序开展。双堆有望于年年中全面投入商运。
这意味凝聚着30多年中国两代科学家心血的高温气冷堆示范项目,将逐步实现商业化应用。在美国、日本、俄罗斯等国家在第四代高温堆领域只做到了方案研究的情况下,我国在第四代核电技术领域已经占有一定的领先优势,这将推动我国核电技术实现全球领跑,成为中国核电走向世界的一张新的“国家名片”。
成绩与贡献技术是否先进固然重要,技术能够国产化则更为重要。芯片行业发展的例子摆在面前,想要不被“卡脖子”,就一定要掌握技术并国产化。
根据介绍,华能石岛湾高温气冷堆示范工程是完全由我国自主研发的第四代核电站,实现了高度国产自主化。示范工程核岛设备共计余台套,其中2余台套属于工程首次使用,余台套属于创新型设备,国产化率达93.4%,堪称“大国重器”。
作为世界首座球床模块式高温气冷堆,该示范工程使用的设备也有很多是首创设备或者突破原有技术,例如全球首台高温气冷堆螺旋盘管式直流蒸汽发生器,世界最大、重量最重的反应堆压力容器等。
高温气冷堆技术还有巨大的发展潜力,有望将堆芯出口温度提升至℃以上,这将大大提升高温气冷堆在核能制氢领域的优势,是未来高温气冷堆应用领域的主要拓展,对实现我国未来的能源战略转变具有重大意义。
更重要的是,华能探索建立了一套行之有效的工程调试和生产运行管理模式,并通过调试运维过程积累了大量原始数据,初步搭建起我国自主创新的第四代高温气冷堆核电标准体系和知识产权保护体系,为我国未来四代核电发展修筑坦途。
除了对我国技术发展的巨大贡献,石岛湾高温气冷堆示范工程对环保也有助益。
大家都知道,我国要在年实现“碳达峰”,年实现“碳中和”,重要任务之一就是要找到能替代化石燃料的清洁能源!
核能一直是一种良好的清洁能源,如华能石岛湾高温气冷堆示范工程投产后,预计每年可减少二氧化碳排放90万吨!现在高温气冷堆让安全性得到了保障,以后在内陆也可以建设核电站。高温气冷堆固有安全性好、发电效率高、环境适应性强、用途广泛,在核能发电、热电冷联产及高温工艺热等领域商业化应用前景广阔,是我国优化能源结构、保障能源安全、实现“双碳”目标的重要路径。
总结粮食安全关乎生命底线,能源安全则关系到人类生活的上限。在中国,粮食安全和能源安全都是顶天的大事!华能在石岛湾搞的这个大动作既有现实意义,可以丰富山东省的能源结构;也有象征意义,是我国核电发展的开山石、风向标。
随着全球人民都开始重视环保,着眼于碳达峰”、“碳中和”,只要安全性可以得到保障,核电站将会越修越多,很可能像华能石岛湾这样的高温气冷堆核电站将会成为主流,让我们拭目以待!