中國第四代核電技術有多穩,水冷變氣冷,世界首座高溫氣冷堆要發電了
2021-03-18 14:01:05

近日,據科技日報報道,中國建造的全球首座20萬千瓦高溫氣冷堆,將在今年正式發電。


據了解,該核電反應堆將在4月份裝料,年底發電并投入商業運行。



其實,作為未來重要清潔能源,一座核電站的投入商業運用從表面上看沒有什么特別的,然而這座利用高溫氣冷的發電技術卻引起了關注,那么高溫氣冷堆到底是什么樣的技術,到底有多先進,下面就來了解一下。


核電


解決空氣污染和全球變暖,現在已經成為全世界都在關注的話題,而最主要的解決辦法就是要控制普通化石能源的使用量,大力開發和使用各種可再生的清潔能源。


太陽能,水能,風能以及地熱能等等,都是非常好的清潔能源,但與這些清潔能源比較,核能顯然更具有優勢,幾乎可以達到零排放的要求。


所以,全世界很多國家都在大力開發核能,我們國家同樣也將核能視為,未來主要的清潔能源。



目前,中國在建核電機組容量已連續多年處于世界第一,并且這些核電站的各項技術都處于世界最高水平,比如說第四代核電使用的高溫氣冷堆技術。


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什么是高溫氣冷堆


高溫氣冷堆核技術是安全性極高的第四代核技術,是與探月過程,深海下潛以及大飛機一樣,也是我國十六個科技重大專項之一,其重要性不言而喻。


之所以叫高溫氣冷堆,是因為它在冷卻過程中不是使用水,而是采用惰性氣體氦氣來冷卻的,使用氦氣的主要特點是能夠充分吸收熱量,從而產生700多度的高溫,而現在普遍使用的水冷反應堆則只能產生300多度的高溫。


在出口處能夠產生更高的溫度,也就能讓發電效率更高,使用高溫氣冷能讓發電效率提高30%以上,是目前發電效率最高的核反應堆。



它的反應堆使用的是,耐高溫的石墨和碳磚所砌成的一個像爐子形狀的裝置,內部則裝滿了耐高溫石墨制成的圓形的燃料球,而那些產生高溫的放射性物質則被做成更小的顆粒放入到燃料球中。


高溫氣冷堆不只是能發電,其應用也比較廣,還可以用于石油,化工以及煉鋼等領域,同樣可以為這些行業提供高溫熱能,所有說它的市場前景比較廣闊。


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高溫氣冷堆的安全性


只要提到核能發電,人們首先就會想到它的安全性,因為畢竟出現過像俄羅斯的切爾諾貝利,以及日本福島這些因為核泄漏而導致無數人傷亡的事件,這也是制約核電這種新能源發展的原因。


切爾諾貝利核電站


所有每一代核電站開始就將安全性放在首位,而到了現在的第四代核電站,它已經不止通過安全罩等硬件上提供安全,而且還要通過從核電站的設計上開始就提高它的安全性。


而高溫氣冷堆的核心就是它具有很高的安全性,這也是它被稱為第四代核技術的原因之一。


例如說以前的反應堆當在工作中溫度過高時,就會用水去為其冷卻降溫,而高溫氣冷堆則是將燃料做成直徑只有0.5毫米的顆粒,再分散在高溫石墨做成的燃料球里面,只要溫度不超過1600度,所有的核反應都在燃料球內部進行,也就不會有反射性物質的外泄。



而且現在的燃料顆粒中還會添加一些新的物質,例如會添加鈾238這種與鈾235特性相差很大的原子,當鈾235反應劇烈時,鈾238利用其并不活潑的特性從而能抑制住鈾235的過快裂變,這就相當于增加了一道天然的安全防護墻。


不需要人為的去控制,靠內部的物質就可以自動控制,再加上將這些核原料做成顆粒小型化,就不會出現超高溫或者是物質泄漏等嚴重問題時才去補救,這就杜絕了核電站大事故的發生。


高溫氣冷堆從燃料到反應堆結構都進行了優化,通過各種極限條件下的安全性測試,也驗證了它超過其它反應堆的安全性。



高溫氣冷堆所具有的安全性好、出口溫度高等特點,被國際核能界認定為最具發展潛力的先進堆型之一。


作為世界上第一個利用高溫氣冷堆技術,建造20萬千瓦第四代核電站的國家,為保持我國在高溫氣冷堆技術及應用領域的領先地位,高溫氣冷堆技術后續還將不斷創新和改進。


據介紹我國目前已經完成60萬千瓦高溫氣冷堆改進版項目的方案設計,技術研發預計也將于2023年完成。

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