《中国第四代核电技术引领世界:安全与绿色并行》

中国在山东荣成成功建设了全球首座第四代核电站,并已正式投入商业运行,这一突破彻底解决了核电站的安全问题。其卓越的设计和技术水平甚至赢得了国际社会的广泛赞誉。有鹰酱家的媒体和专家直呼内行,罕见地夸奖道:这种安全的反应堆简直就是一个真实的神话,是目前世界上最安全的核电装置。

那么,第四代核电技术究竟是什么呢?其实,人类文明的进步很大程度上可以归结为“烧开水”的过程。核电站正是这一过程的体现:通过堆芯核燃料的裂变反应产生大量热量,加热水蒸气,进而带动涡轮进行发电。在这一过程中,导热和堆芯冷却都需要用到水,因此核电站通常建在江河湖海附近,同时也会产生一定量的核废水和核废料。然而,这些并非核电站的最大隐患。

一旦发生故障,由于核反应无法立即停止,堆芯温度会急剧升高,可能导致反应堆熔毁并产生氢气,进而引发爆炸,造成核泄漏。福岛核事故和切尔诺贝利核事故便是典型案例。前三代核电站均无法从根本上解决这一安全问题

中国第四代核电技术引领世界安全与绿色并行

中国第四代核电技术引领世界安全与绿色并行

在核电行业有一句名言:任何一个核电站的事故,都是所有核电站的事故。福岛核事故之后,多个国家暂停了核电项目,全球核电行业陷入寒冬。然而,展望未来,核电仍是不可或缺的能源之一。为实现碳中和目标,风能、水能和太阳能等可再生能源都存在稳定性不足的问题,而电网无法承受巨大的波动,这对电网安全构成极大威胁。以往,我们依赖传统的火电发电,但由于环境污染问题,火电终将逐渐退出历史舞台。那么,未来我们该如何确保稳定的电力供应呢?目前来看,核电可能是最佳选择,但前提是要解决关键的安全问题。

幸运的是,科学家们已经找到了解决方案。早在2000年,美国就牵头召开了会议,提出了包括熔盐堆、高温气冷堆、超临界压水堆、气冷快堆、铅冷快堆和钠冷快堆在内的6条技术路线。如今,根据公开信息,我国已成功攻克其中两条技术路线:熔盐堆和高温气冷堆。

此次投入商业运行的核电站采用了我国完全自主知识产权的高温气冷堆技术。该核反应堆主要通过两种设计来解决核电安全问题:一是采用小型模块化设计,将原本的大反应堆拆分为多个小反应堆,降低功率密度,从而减轻散热压力;二是将堆芯内的核燃料小型化,使用四层陶瓷材料包裹颗粒状核燃料,形成直径0.9毫米的陶瓷核燃料颗粒,再将这些颗粒装入直径仅为6厘米的石墨球中。石墨球内掺杂基体石墨粉,起到核反应慢化剂的作用。这样,即使在无外界干预的情况下,堆芯也不会熔毁,从而确保不会发生核泄漏。

此外,我国自主研制的钍基熔盐堆也在一定程度上解决了核电安全问题,能够在无外界干扰的情况下让核反应停止,确保反应堆安全。据悉,钍基熔盐堆还将实现小型化,有望成为舰船的“心脏”。因此,这两种堆型有望成为未来我国核电的主力堆型之一,为我国实现碳中和目标提供有力支持。

值得一提的是,山东荣成的第四代高温气冷堆还具有诸多特殊性能。与传统核电站不同,它采用氦气作为冷却剂,而非水。氦气化学性质稳定,高温下不易发生反应,这使得反应堆堆芯的出口温度可以非常高,目前已达到750℃,未来还有望进一步提高至900-1000℃。这一特性在多个领域具有广泛应用前景,如热电联产、稠油热采、化工和冶金等。尤为重要的是,高温蒸汽还可用于大规模绿色制备氢气,这将大大降低氢气生产成本,实现零碳排放,为推动氢能汽车的发展提供有力支撑。

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