第四代核电领域再突破 上海电气产学研合作结硕果

　　近日，2023年“上海产学研合作优秀项目奖”揭晓，由上海电气核电集团与清华大学合作完成的“600MW高温气冷堆主设备研发及产业化项目”荣获特等奖。两家单位在国家科技重大专项“200MW高温气冷堆核电站示范工程项目”的基础上，突破了压力容器整体热处理及变形控制、蒸汽发生器结构优化和内件组装、螺旋盘管组件流致振动试验等技术难关，并通过技措投入，形成了具有自主知识产权的600MW高温气冷堆主设备产业化和成套供货能力，技术水平达到国际先进、国内领先。

　　前不久的2023年12月，上海电气参建的华能石岛湾高温气冷堆核电站完成168小时连续运行试验，正式投入商业运行。石岛湾高温气冷堆示范工程是我国具有完全自主知识产权的国家重大科技专项标志性成果，也是全球首座第四代核电站。上海电气作为重要参建单位之一，提供了反应堆压力容器、金属堆内构件、控制棒驱动机构、吸收球停堆系统、汽轮机、主氦风机、氦气压缩机等主要设备，历经十余年攻关，自主研发制造，先后攻克了多项关键技术，助力整个工程设备国产化率达到93.4%。

　　在“双碳”目标的引领下，我国确定了到2025年在运、在建核电装机量达1亿千瓦的目标。国家“十四五”能源发展战略规划明确，核能领域实现600MW高温气冷堆的商业化应用，建成以高温气冷堆示范工程为平台、以标准规范和专利为核心的完整自主知识产权体系，形成世界领先的高温气冷堆系列型谱产品。上海电气核电集团和清华大学核能与新能源技术研究院通过多年联合攻关，使我国成为世界上为数不多的掌握高温气冷堆技术的国家，并推动该技术进入了商用阶段，助力我国从“核大国”向“核强国”迈进。

　　更安全、更高效的第四代核电技术先进堆型

　　纵观核电发展历程，用气体作为冷却剂的气冷反应堆技术大致经历了四个发展阶段：早期气冷堆、改进型气冷堆、高温气冷堆和模块式高温气冷堆。高温气冷堆作为第四代核能技术之一，是国际上公认的具有固有安全性、核热转换效率高和用途广泛的先进核反应堆堆型。

　　上海电气核电集团技术发展部部长盛旭婷介绍，与现有主流的压水堆技术相比，高温气冷堆更安全，以氦气为冷却介质，采用TRISO包覆颗粒燃料构成的“全陶瓷型”球形燃料元件，它具有在不高于1620℃的高温下阻留放射性裂变产物释放的能力，堆芯设计保证在任何运行工况和事故情况下，燃料元件最高温度不超过其安全限值1620℃。设置两套独立的停堆系统：控制棒系统和吸收球停堆系统，控制棒和吸收小球都依靠重力下落实现停堆功能，提高了停堆系统的可靠性，被称为不会熔毁的反应堆，具有第四代先进核能系统的安全特征。在效率上，采用了高温气体作为冷却剂，未来反应堆堆芯出口温度可达750℃，甚至950℃以上，采用蒸汽透平发电技术发电效率可达42%以上，采用氦气直接透平循环发电技术发电效率可达50%以上。此外，能够模块化设计和组建的高温气冷堆，可以根据不同的应用场景配套不同的核电站功率，使得电站建造更加的灵活。

　　在应用前景方面，盛旭婷认为，高温气冷堆产生的高品质工艺热和高参数高温蒸汽可广泛应用于供热、化工等领域。供热方面，高温气冷堆因不仅可以满足绝大多数领域的热力需求，并且凭借固有安全性使其能够贴近用户建设，实现供热安全性和经济性的平衡，有良好的供热应用潜力。化工方面，以高温制氢为例，在我国制定的《氢能产业发展中长期规划(2021~2035年)》中，明确推进核能高温制氢等技术研发的产业布局要求。利用反应堆堆芯出口温度进行碘

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