高溫氣冷堆受到國(guó)際關(guān)注
高溫氣冷堆在當(dāng)前核電堆型中處于什么位置,從下面的分類中可以一窺究竟。
第一代(GEN-I)核電站是早期的原型堆電站,即1950年至1960年前期開(kāi)發(fā)的輕水堆核電站,如美國(guó)的希平港壓水堆、德累斯頓沸水堆以及英國(guó)的鎂諾克斯石墨氣冷堆等。
第二代(GEN-Ⅱ)核電站是1960年后期到1990年前期在第一代核電站基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)建設(shè)的大型商用核電站,如加拿大坎杜堆、蘇聯(lián)的壓水堆等。目前世界上的大多數(shù)核電站都屬于第二代核電站。
第三代(GEN-Ⅲ)是指先進(jìn)的輕水堆核電站,即1990年后期到2010年開(kāi)始運(yùn)行的核電站。第三代核電站采用標(biāo)準(zhǔn)化、最佳化設(shè)計(jì)和安全性更高的非能動(dòng)安全系統(tǒng),如先進(jìn)沸水堆、系統(tǒng)80+、AP1000、EPR 等歐洲壓水堆等。
第四代(GEN-Ⅳ)是待開(kāi)發(fā)的核電站,其目標(biāo)是到2030年達(dá)到實(shí)用化的程度,主要特征是經(jīng)濟(jì)性高(與天然氣火力發(fā)電站相當(dāng))、安全性好、廢物產(chǎn)生量小,并能防止核擴(kuò)散。
據(jù)介紹,和第三代核電站采用的壓水堆技術(shù)不同,高溫氣冷堆核電站具有良好的固有安全性,能保證反應(yīng)堆在任何事故下不發(fā)生堆芯熔化和放射性大量釋放,達(dá)到第四代核能系統(tǒng)核安全目標(biāo)。系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的蒸汽循環(huán),發(fā)電效率可以達(dá)到40%以上,是目前發(fā)電效率最高的核反應(yīng)堆。
目前世界上的主要有核國(guó)家都在積極發(fā)展高溫氣冷堆技術(shù)用于發(fā)電與制氫。2005年美國(guó)能源法案要求能源部必須在2021年前開(kāi)發(fā)并示范利用高溫氣冷堆技術(shù)進(jìn)行發(fā)電和(或)制氫的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性。法國(guó)的法馬通公司也在積極開(kāi)展高溫氣冷堆技術(shù)研究,并已參加美國(guó)愛(ài)達(dá)荷高溫氣冷堆項(xiàng)目的投標(biāo)。日本已經(jīng)建成了高溫工程試驗(yàn)研究堆HTTR用于研究高溫氣冷堆技術(shù)和高溫制氫技術(shù)。俄羅斯與美國(guó)共同開(kāi)發(fā)利用高溫氣冷堆燒钚(Pu)的研究。南非已經(jīng)開(kāi)展了建設(shè)高溫氣冷堆電站的前期工作。
或成為世界核能重要補(bǔ)充
在國(guó)家能源局的支持下,依托示范電站建設(shè),華能集團(tuán)已經(jīng)開(kāi)展了高溫氣冷堆商業(yè)化推廣前景及經(jīng)濟(jì)性研究。初步研究結(jié)果認(rèn)為:高溫氣冷堆具有固有安全性、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、小型模塊化、發(fā)電效率高、應(yīng)用途徑廣和廠址適應(yīng)性強(qiáng)等獨(dú)特競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),且具有潛在經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。由于堆芯出口溫度高,高溫氣冷堆特別適合于大規(guī)模制氫。高溫氣冷堆還可以用于多數(shù)的工藝熱應(yīng)用領(lǐng)域,包括煤的氣化與液化、直接還原煉鋼、稠油熱采、油頁(yè)巖提煉等。
根據(jù)推廣路線圖設(shè)想,具體可分為近期準(zhǔn)備啟動(dòng)階段(“十三五”期間)、中期規(guī)?;l(fā)展階段(2021年—2030年)、遠(yuǎn)期跨越發(fā)展階段(2031年以后)三步走。
毛巍認(rèn)為,高溫氣冷堆將為我國(guó)和世界能源帶來(lái)三方面利好:
一是適應(yīng)國(guó)家積極發(fā)展核電的需求。模塊式高溫氣冷堆固有安全性好,發(fā)電效率高:?jiǎn)我荒K反應(yīng)堆功率規(guī)模較小,通過(guò)多個(gè)模塊組合可以形成不同規(guī)模的電站。在廠址選擇及電網(wǎng)要求上有靈活性。在我國(guó)核電市場(chǎng)上,大型壓水堆核電站將起主導(dǎo)作用。模塊式高溫氣冷堆核電站可作為大型壓水堆核電站的補(bǔ)充,以滿足國(guó)家積極發(fā)展核電的戰(zhàn)略需求。
二是適應(yīng)國(guó)家未來(lái)對(duì)核能制氫和高溫工藝熱的需求。隨著石油需求的進(jìn)一步增長(zhǎng)和可開(kāi)采儲(chǔ)量的減少,預(yù)計(jì)國(guó)際油價(jià)將進(jìn)一步增長(zhǎng),國(guó)際上圍繞石油供應(yīng)的政治經(jīng)濟(jì)斗爭(zhēng)會(huì)進(jìn)一步加劇。利用高溫氣冷堆出口溫度高的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),提供高溫?zé)嵩?,?shí)現(xiàn)規(guī)?;茪?,是核能利用的新領(lǐng)域。在稠油熱采、煤的氣化液化、煉鋼及化工過(guò)程等方面也存在對(duì)高溫工藝熱的需求。模塊式高溫氣冷堆技術(shù)可以成為滿足國(guó)家未來(lái)對(duì)核能制氫和高溫工藝熱需求的主力技術(shù)之一。
三是適應(yīng)國(guó)家發(fā)展先進(jìn)核電技術(shù)的需求。國(guó)際上針對(duì)先進(jìn)核電技術(shù)研究開(kāi)發(fā)上的競(jìng)爭(zhēng)激烈。在模塊式高溫氣冷堆技術(shù)上,我國(guó)已經(jīng)處于世界前列,如完成從實(shí)驗(yàn)堆技術(shù)向商業(yè)堆技術(shù)的提升,從而在先進(jìn)核電技術(shù)領(lǐng)域上實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新。中國(guó)已與沙特、阿聯(lián)酋等國(guó)家和地區(qū)簽訂了高溫氣冷堆項(xiàng)目合作諒解備忘錄,并在國(guó)內(nèi)多個(gè)省市開(kāi)展了60萬(wàn)千瓦高溫氣冷堆項(xiàng)目前期工作,助推高溫氣冷堆項(xiàng)目的商業(yè)化推廣。
“高溫氣冷堆示范工程具有第四代安全特征,對(duì)于促進(jìn)中國(guó)核能技術(shù)進(jìn)步,實(shí)施核電走出去,使中國(guó)從核電大國(guó)邁入核電強(qiáng)國(guó)具有重大戰(zhàn)略意義。”毛巍說(shuō)。(記者 滕軍偉 蕭海川 濟(jì)南報(bào)道)