能夠代替傳統化石能源,中國國產先進核電技術,令美都黯然失色?

能夠代替傳統化石能源,中國國產先進核電技術,令美都黯然失色?

圖為高溫氣冷堆

核電是一種清潔、高效的能源,也是中國能源供給體系的重要分支,根據核電網資料統計,截至2020年,國內共有16座核電站投入執行,足以說明國家對於能夠代替傳統化石能源發電技術的重視,隨著核電產業規模的擴大,技術也在更新迭代,如今中國國產先進核電技術,研發出了高溫氣冷堆技術、釷基熔鹽堆等第四代核反應堆技術,令歐美國家都黯然失色?高溫氣冷堆是先進的第四代核電堆形技術,被稱為是不會熔燬的反應堆。

能夠代替傳統化石能源,中國國產先進核電技術,令美都黯然失色?

圖為核電站

可以毫不誇張地說,在核電站技術上,中國已經走上世界前列,目前絕大多數擁有核電站的國家,採用的都是三代核電站技術,比如發生事故的日本福島核電站,長期以來,核電站被人類寄予厚望,同時又讓人類產生畏懼,首先是傳統的核電消耗鈾,不消耗寶貴的原煤和天然氣,所以更加清潔環保,其次是傳統的核電站,如果處理廢氣的核廢料,以及如何避免反應堆發生核洩漏事故,成為人類避諱莫深的話題。

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圖為釷基熔鹽堆

為了解決核廢料處理難的問題,中國研發出了全球第一座釷基熔鹽堆,這是第四代核電站技術的一種方案,利用釷元素進行發電,產生的廢料輻射小,輻射週期短,後期處理核廢料比較便捷,而且利用釷元素進行核裂變反應,作為核電站的原材料,是非常符合國情的一種做法,國內鈾元素相對有限,寶貴的鈾礦還需要運用於國防軍事等領域,但是卻有大量釷元素礦石,因此這項技術,讓核電的原材料得到充足供應。

為解決核電站安全問題,中國又研發出第四代高溫氣冷堆核電技術,它稱為業之重技、國之重器,在王大中院士的帶領下,團隊建造了世界首座10兆瓦高溫氣冷堆,國家投資建造了石島灣高溫氣冷堆核電站示範工程,成為全球首個併網發電的四代高溫氣冷堆核電專案,這種反應堆比目前大部分國家採用的壓水堆,具有更好的安全性,將氦氣作為冷卻劑,用石墨烯作為慢化劑,使得反應堆的工作溫度,可以保持在900到1000攝氏度,是其他反應堆難以企及的高度。

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圖為高溫氣冷堆燃料球

中國高溫氣冷堆有三大核心技術,首先是反應堆採用模組化設計,百萬千瓦的大反應堆分成10個模組,每個模組可以獨立運轉,模組產生的能量有限因此更加“可控”;其次,它採用自主研發的“耐高溫全陶瓷包覆顆粒球形核燃料元件”,也可稱為燃料球,外層是石墨層,內部是核燃料顆粒,這種設計可將放射物質鎖死在球體內部,因此更加安全;最後就是反應堆在不停止工作的情況下,線上更換燃料。

早期採用的核電站反應堆,存在明顯缺陷,在執行一段時間後,需要停止工作,將燒透的燃料棒進行替換,有放射性危險的同時,還影響核電站的發電效益,國產高溫氣冷堆,在執行過程中,燃料球從頂部裝填到堆芯中,球體自然落入堆芯最後透過反應堆底部排出,整個過程不需要停止工作,提高了執行效率。如今中國核電站產業蒸蒸日上,在歐美國家對於大規模發展核電產業猶豫不決的局面下,中國透過技術創新的方式,已經摸索出更安全的反應堆,和更好的核裂變材料,為大規模鋪開核電站建設奠定了紮實的基礎,未來利用核裂變和其他方式發電,徹底替代火電將成為可能。

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