中評社北京1月3日電／近日，國家科技重大專項——華能石島灣高溫氣冷堆核電站示範工程首次並網成功，發出第一度電，標誌著全球首座具有第四代先進核能系統特征的球床模塊式高溫氣冷堆，實現了從“實驗室”到“工程應用”質的飛躍，標誌著我國成為世界少數幾個掌握第四代核能技術的國家之一，意味著在該領域我國成為世界核電技術的領跑者。
高溫氣冷堆的建成，有望開創核能應用的一條新路線，成為人類能源進步史上的一個里程碑。隨著全球經濟發展對能源需求持續增加，人們逐漸認識到，核能能量密度大，核電運行穩定、可靠、換料周期長，生產過程中幾乎不產生碳排放，在技術上可作為大規模替代化石能源的基荷電源。
儘管優勢明顯，但核電有一大“命門”——安全。歷史上，1979年美國三裡島、1986年蘇聯切爾諾貝利、2011年日本福島等嚴重的核電站事故，都曾引發較大社會恐慌，給核電發展蒙上陰影。人們意識到，任何時候都必須保證核反應堆堆芯能夠充分冷卻，否則將會造成嚴重事故。為此，核電站增設了多種注水、補水系統，這些系統包括大量水泵、閥門等能動部件，需要確保其動力源的可靠性，這導致系統愈加複雜、龐大，大幅推升核電建設成本和周期。世界核電發展也陷入瓶頸期。
核能發電的原理其實和火電廠沒太大區別，都是利用熱能“燒開水”，只是後者用燃煤、燃氣等產生熱量，前者用核反應堆產生熱量。因此，發展具有固有安全，即不依靠人為干預，僅僅利用自然規律，使反應堆自動冷卻的反應堆技術，成為了各個堆型一直追求的發展目標。據國際標準，第四代先進核能系統有兩大核心指標：一是，無論核電站發生什麼事故，都不會對站外公眾造成損害；二是，在經濟上能夠和其他電力生產方式相競爭。
高溫氣冷堆的准商業化是突破核電發展瓶頸的關鍵一步。高溫氣冷堆，顧名思義是指具有高溫特征、使用氣體進行堆芯冷卻的核反應堆技術，固有安全性為其核心特征。相比其他反應堆，高溫氣冷堆產生的餘熱少，僅靠自然散熱就能夠把堆芯的熱量帶走，其燃料構成也很特別，能夠經受大約1600℃的熔點高溫。即使在喪失所有冷卻能力、面臨嚴重事故的情況下，不採取任何外界干預，反應堆仍能保持安全狀態，不會出現堆芯熔毀事故，被稱為“傻瓜堆”。
在解決安全問題的同時，高溫氣冷堆發電效率也得到大幅提升。核反應堆冷卻劑的出口溫度對發電效率有決定性影響。高溫氣冷堆氦氣出口平均溫度可達750℃，並具備提高至950℃以上的潛力，採用氦氣循環方式，熱效率可達50%。與壓水堆相比，高溫氣冷堆的發電能力相當於一座同等熱功率壓水堆發電能力的1.5倍。
高溫氣冷堆採取小型模塊化的“樂高式”拼接設計，使得核電利用更加便利。我們能像搭積木一樣拼接式組建核電站，這種模塊化設計和建造的方法，能夠大幅縮短核電站的建造周期，同時降低建設成本。基於固有安全特性，高溫氣冷堆還可大量簡化應急措施，廠址適應性更強，具備在人口相對稠密的大中型城市附近建設的條件。
更重要的是，高溫氣冷堆大幅拓展了核電利用的領域。高溫氣冷堆產生的高溫工作介質可以作為高溫工藝熱源，用於煤的氣化、液化、技術冶煉等工藝，區域供熱和海水淡化，並能大大降低高溫制氫的成本，形成無污染、無排放的能源鏈。餘熱分級利用，還可降低電站運營成本。
推動能源轉型，實現“雙碳”目標是一個複雜的系統性工程，由於每一種能源方案都有其優缺點，無法僅依靠單一類型能源完成轉型任務。鑒於全球變暖和人類發展的規模，在能源供給中，核電仍將占據重要位置。高溫氣冷堆的出現使得人們可以像樂高一樣安全高效地建設利用核電，其安全性和經濟性優勢一旦在商業化中證實，將產生重大影響。面對全球核能系統即將更新換代的形勢，應充分利用我國在高溫氣冷堆技術上相對領先的優勢，借助示範工程，繼續推動高溫氣冷堆有關技術攻關，探索高溫氣冷堆商業應用和商業優勢，搶占世界核電技術制高點，讓先進核電技術更好地保障能源安全，服務碳中和。
來源：經濟日報 作者：王軼辰
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