“不會熔燬的核反應堆”,經過30餘年攻堅,中國核電技術領跑全球

近期,我國原子能機構相關負責人表示我們已經掌握了第四代核電技術,這便是高溫氣冷堆技術,該技術是我國自主研發的,裝置國產化率達到了93。4%,首個運用該技術的核電站已經建成並進行發電,這個核電站就是山東石島灣高溫氣冷堆核電站示範工程,它也被稱為世界首座“不會熔燬的核反應堆”。

“不會熔燬的核反應堆”,經過30餘年攻堅,中國核電技術領跑全球

聽到“不會熔燬的核反應堆”,相信很多人都不敢相信。核能作為一種清潔能源,一直以來備受世界多國青睞,但由於核反應堆的特殊性,如何安全地利用核能,避免發生核洩漏事故一直都是各國研究的重點方向。此前人類已經經歷了多次大型核洩漏事故,比如1986年切爾諾貝利核電站發生嚴重核洩漏事故,事故導致33人死亡,300多人受到嚴重輻射,28萬居民受到影響,直接經濟損失達29億美元,對當地環境和生物造成了不可逆的影響,這樣沉重的後果是任何一個國家都不想面對的,因此核安全是核能利用的重中之重。

“不會熔燬的核反應堆”,經過30餘年攻堅,中國核電技術領跑全球

我國的核電技術起步較晚,出於對國民安全的重視,我國的核電技術以安全為重,腳踏實地,一步一步發展,在十幾年的核電技術研發中,我們沒有急於擴大規模,而是重點研究核電站安全問題,經過幾代人30多年的攻堅終於突破核電安全難題,由清華大學牽頭研發成功了“不會熔燬的核反應堆”,利用多種技術在核反應堆工作中自動降溫,徹底避免核反應堆因為高溫熔燬發生核洩漏事故,那麼我國是如何做到的呢?

“不會熔燬的核反應堆”,經過30餘年攻堅,中國核電技術領跑全球

此前世界上發生的核電站洩漏事故幾乎都是因為核反應堆高溫熔燬導致放射物質洩漏,而我國的這項技術透過多種措施監控反應堆的溫度和工作狀況,一旦出現問題,高溫反應堆芯會被瞬間放入冷水中降溫,不會出現熔燬現象,石島灣核電站運用該項技術,將安全流程交給程式控制,實現自動化,只需要少量人力監測機器正常執行即可。國外認為這是一種固有安全的核能系統,達到了當今世界核能安全的最高水平。

“不會熔燬的核反應堆”,經過30餘年攻堅,中國核電技術領跑全球

那麼為什麼說這種技術固有安全呢?首先,核反應堆採用模組式設計,把一個大型反應堆拆分成若干個小的模組,每個小的模組就是獨立執行的小型反應堆。通常來說,核反應堆在停止工作後裂變產物會繼續衰變產生大量餘熱,如果在核反應堆停止工作後不及時對其冷卻,核反應堆的外殼就會被高溫熔化,導致放射性物質洩漏,日本的福島第一核電站當初就是這樣洩漏的,地震發生導致核反應堆發生故障,未能及時冷卻產生了嚴重後果。而採用模組式設計就可以避免這個問題,每個小型反應堆的功率更低,停止工作後產生的餘熱少,可以透過熱傳導等方式快速匯出,保證了核電站的固有安全。

“不會熔燬的核反應堆”,經過30餘年攻堅,中國核電技術領跑全球

在核燃料方面,首先將核燃料製作成一個個小球,然後在外面覆蓋耐高溫材料,最外層包裹石墨,多層材料保護使得燃料球耐高溫、耐高壓,能夠防止放射性物質洩漏。通常核電站執行一段時間後需要停止工作更換燃料棒,而這種高溫氣冷堆在更換燃料球時不需要停止工作,既提高了執行效率,又減少了過剩反應。值得一提的是,這種反應堆就算出現故障無法停止工作時,只要核反應堆溫度升高就會減少核反應直至反應停止,真正做到了安全利用核能。

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