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第四代核能系统由核反应堆、能量转换系统以及必要的核燃料循环设施组成。然而,在当今可再生能源突飞猛进的情况下,作为低碳能源的一部分,第四代核能反应堆必须从设计上增强其灵活性,加大与其他可再生能源的融合,方可适应不断变化的市场需求。为此,应加强第四代核能系统关键技术及前沿技术的研究开发,夯实基础性技术基础,攻克核心技术、关键材料、关键装备制造等短板。
(来源:微信公众号“中国核工业” ID:cn_industry 作者:雷梅芳 李雪峰)
模块式高温气冷堆使用全陶瓷包覆颗粒燃料,采用氦气冷却,石墨慢化,可在高温下运行,具有固有安全性、系统简单、发电效率高、制氢、供热等用途广泛的优点,将成为首批被验证的第四代核反应堆。其关键技术包括:
全陶瓷包覆颗粒燃料元件技术、全陶瓷堆芯结构材料技术、不停堆换料系统技术、核级石墨制造技术、中间热交换器制造技术、核能制氢技术、氦气轮机技术,以及超高温运行状态下,特殊耐高温、耐腐蚀的材料研制技术,堆内构件材料及结构分析、燃料元件高温性能试验、热工与安全分析等。
我国在国家科技重大专项的支持下,已逐步掌握了高温气冷堆相关技术,在燃料制造、蒸汽发生器等关键设备的研制方面取得了突破,目前正在建设的200MW高温气冷堆核电站示范项目预计在2020年投入运行。
钠冷快堆
钠冷快堆是第四代核反应堆中研发进展最快的堆型。钠冷快堆因其在固有安全性、可增殖核燃料、大幅度提高铀资源利用率,以及通过嬗变长寿命放射性锕系元素,实现核废物最少化等方面的优势而受到世界各国的重视。由钠冷快堆与先进后处理构成的先进核能系统,是支撑先进核燃料循环的关键环节,是实现核裂变能可持续发展的重要途径。其关键技术包括:
金属燃料和材料技术、干法后处理技术、新一代软件和数字快堆技术、总体设计技术、安全运行与智能维修技术、关键设备制造技术、非能动停堆和余热排出技术、革新型动力转换技术等。
我国在示范快堆成功建造和运行的基础上,将掌握大型钠冷快堆设计、建造、关键设备制造技术等,为商用钠冷快堆奠定基础。预计到2050年,实现商用钠冷快堆规模化发展。
超临界水冷堆
超临界水冷堆的主要优点是热力学效率高,系统简化,可继承和延续现有压水堆技术和超临界火电技术。加拿大、欧盟、日本、俄罗斯都在开展超临界水冷堆的技术研发。我国自2007年开始,先后完成了超临界水冷堆关键科学问题的基础研究与技术研发,技术方案的IAEA专家审查等。其关键技术包括:
堆芯设计技术、安全系统分析与设计技术、燃料元件包壳材料研制技术、热工水力及安全相关实验技术。
铅冷快堆
铅冷快堆是以液态铅或铅铋合金(LBE)等重金属为冷却剂的快中子反应堆。铅/铅铋快堆以闭式燃料循环为特征。铅/铅铋快堆因其良好的固有安全性、较高的核燃料增殖和核废料嬗变能力,成为同时具有特殊场合发电、供热、增殖、嬗变的多用途反应堆。近年来,由于加速器驱动次临界(ADS)嬗变反应堆系统和海上浮动核电平台研究的兴起,铅冷快堆在世界范围内再次得到重视,研发加速。俄罗斯、欧盟、美国、韩国和日本均将铅铋快堆列入其核能长期发展规划,并制定了相应的发展计划。其关键技术包括:
设计技术、冷却剂工艺技术、抗高温、耐腐蚀结构材料研制技术、燃料和新型包壳材料技术、铅铋合金除钋技术、氧控与防腐技术、关键设备研制技术、抗震技术、智能运维与检修技术等。
熔盐堆
熔盐堆是以熔盐作为冷却剂的反应堆。得益于其熔盐冷却剂的高温、低压、化学稳定性、高热容等特性,熔盐堆可建成常压、紧凑、轻量化和低成本的反应堆(小型模块化);熔盐堆运行只需少量水(无水冷却),可实现在干旱地区高效发电;输出温度可达700°C以上,输出的高温热能不仅可用于布雷顿循环发电,也可用于工业生产和高温制氢、吸收二氧化碳制甲醇等,从而缓解气候问题和环境污染,实现核能综合利用。
熔盐堆采用液态燃料,核燃料直接融于熔盐冷却剂中,能够在线添加核燃料和处理裂变产物,是适合于钍基核燃料高效利用的堆型。其关键技术包括:
熔盐堆设计技术、关键设备制造技术、铀钍燃料循环技术、基于氟盐体系的干法后处理技术、耐高温腐蚀和耐辐照材料技术、燃料盐技术、放射性废物处理处置技术、钍基熔盐堆安全标准技术等。
(雷梅芳系中核集团退休职工,研究员级高级工程师;李雪峰来自中国核能行业协会)
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2023年12月6日,全球首座第四代核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站商业示范工程圆满完成168小时连续运行考验,正式投入商业运行。这标志着我国在第四代核电技术研发和应用领域达到世界领先水平。国际原子能机构在《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会上联合40余个成员国共同发表《净
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北极星电力网获悉,8月29日,工业和信息化部等五部门联合印发加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划的通知,行动计划提出,推进火电、水电、核电、风电、太阳能、氢能、储能、输电、配电及用电等10个领域电力装备绿色低碳发展。通过5-8年时间,电力装备供给结构显著改善,可再生能源发电装备供给能力不
2月18日下午,市核电办组织召开了2022年第一次核电重点企业经济运行分析座谈会。市核电办主任陆海宾出席会议,市经信委财审处副处长郁世怡到会指导。来自中核浦原、上海核工院、华东电力设计院、中国核建、中广核上海科技公司、核电运行研究院、中核五公司、中核检修、国核运行、国核自仪、上海电气核
12月13日、17日,华能集团近期召开的两次会议都指出,以“三型”“三化”能源基地开发为主要路径,全力打造新能源、水电、核电三大支撑,大力推动火电转型发展。新能源、水电、核电,将是华能集团未来重点打造的三大支撑,这也足以看出华能集团对核电的重视。
9月12日,世界首座四代核电高温气冷堆,国家科技重大专项-华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程1号反应堆(以下简称示范工程)首次达到临界状态,机组正式开启带核功率运行。这是示范工程继今年完成双堆冷试、双堆热试、首次装料后取得的又一重大进展,向着年内并网发电目标再度迈进。
8月17日,美国西屋电气公司(Westinghouse)、英国国家核实验室(NNL)和美国陆地能源公司(TerrestrialEnergy)签署了一项核燃料开发和供应协议,以推进陆地能源公司一体化熔盐堆(IMSR)核燃料的工业规模和商业供应。
“开始装料!”随着主控室一声令下,第一个核燃料元件缓缓进入华能石岛湾高温气冷堆1号反应堆,系统显示运行正常。示范工程成功启动首堆首次装料,正式进入“带核运行”状态,中国华能向着年内发出“第一度核电”目标迈出了至关重要的一大步。
8月21日16时09分,我国具有完全自主知识产权的国家科技重大专项——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程首批核燃料成功装入1号反应堆,标志着世界首台球床模块式高温气冷堆正式进入“带核运行”状态,为今年并网发电奠定坚实基础。
落户山东荣成的世界首个高温气冷堆示范工程已完成装料准备阶段各项工作,即将进入带核试运行,向投产发电迈出关键一步。
2021年5月26日,捷克核研究所(UJVREZ)表示,该机构将启动氦冷小型堆(SMR)设计和开发项目。该类小型堆属于四代堆设计,主要面向供热和工业应用领域。
3月16日,华能高温堆技术研究中心在山东荣成正式启动运作,标志着集团公司高温堆产业技术创新迈上新台阶。集团公司党组成员、副总经理张涛出席启动会并讲话。此次华能高温堆技术研究中心的启动运作,是落实集团公司核电“双轮驱动”发展战略、加快高温堆技术创新发展的重要行动,是进一步强化核电技术
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今年两会期间,全国政协委员,中国华能集团有限公司党组书记、董事长温枢刚对《中国能源报》记者表示,3月5日,在现场聆听了政府工作报告,感到鼓舞干劲、催人奋进,特别是报告在回顾2023年工作时提到:关键核心技术攻关成果丰硕,第四代核电机组等高端装备研制取得长足进展。作为第四代核电机组——华
近日,生态环境部核电安全监管司在华能山东石岛湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程(以下简称示范工程)现场组织召开了高温气冷堆审评监督专项工作组2023年总结研讨会。生态环境部华东核与辐射安全监督站、核与辐射安全中心,苏州核安全中心、中机生产力促进中心、华能核电开发有限公司、华能石岛湾核电
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11月22日~26日,第十一届中国(绵阳)科技城国际科技博览会举行,华能携高温气冷堆核电、碱性电解水制氢和水电站大坝工程施工等科技成果亮相,为本届科博会注入“华能元素”。科博会上,华能通过实物设备、实体模型和视频方式展示了石岛湾高温气冷堆核电站示范工程发电原理和建设历程、彭州电解水制氢
11月5日,第六届中国国际进口博览会在上海开幕,全球首座球床模块式高温气冷堆——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程首次亮相中国国家展,成为本届进博会国家馆观众数量最多、反响最为强烈的展台之一。6日,中国华能举办智能高端设备及服务采购签约活动,共签约8个项目,总金额达45.9亿元。集团公司
6月9日,中核浦原党委书记、董事长孙云根与来访的中核能源党委书记、董事长王秋林签署《中核能源与中核浦原战略合作协议》。双方将围绕高温气冷堆装备制造国产化,联合开展科技研发、生产制造、石化耦合等业务合作,为推动高温气冷堆产业化和高质量发展而共同努力。王秋林结合“双碳”背景下核能发展与
5月25日,应中国国家原子能机构邀请,国际原子能机构总干事拉斐尔·马里亚诺·格罗西、副总干事刘华等一行6人到华能石岛湾高温气冷堆示范工程参观访问。中国华能集团有限公司副总经理张涛陪同参观。参访期间,格罗西一行参观了石岛湾核电科技馆、示范工程主控室及核岛反应堆大厅,详细了解高温气冷堆核
为推动学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育走深走实,5月17日至18日,中央主题教育第五十二指导组组长刘明忠一行赴华能核电公司走访调研,深入华能石岛湾核电公司科技馆、高温气冷堆主控室、核岛厂房、压水堆项目工地等现场走访察看,组织召开座谈会,推动公司以具体目标为指引、以解决
5月8日至9日,中国华能集团有限公司党组书记、董事长温枢刚到华能石岛湾核电公司调研,实地了解高温气冷堆示范工程调试运行等情况,聚焦当前生产运营中的矛盾和问题研究对策措施,安排部署下一步工作。集团公司党组成员、副总经理张涛参加调研。温枢刚一行参观了石岛湾核电科技馆、压水堆一期扩建工程
近日,三门核电发明专利“一种压水堆核电一回路总含气量测定装置”获美国专利商标局(USPTO)授权。该专利作为三门核电技术专利走出国门的首次成功尝试,经过技术评估、查新论证、国际检索,于2021年8月5日完成《专利合作条约》(PCT)受理,2022年5月26日获准进入美国国家阶段申请,顺利通过美国专利
英国和美国双方同意建立新的重大合作伙伴关系,以开发聚变技术。两国政府表示,这代表着两国能源关系的重要一步,并促进进一步的全球合作。这是英国自6.5亿英镑的聚变未来计划启动以来的首次正式国际聚变合作,该计划确保英国保持在创新的前沿,为核聚变公司提供培训机会和专项资金。英美双方合作的协
11月8日,由商务部主办、华北电力大学承办的“发展中国家核能及核技术应用研修班”开班仪式在我校顺利举办。我校党委常委、副校长檀勤良出席并讲话,国际合作处副处长李博与来自土耳其、乌兹别克斯坦、委内瑞拉、缅甸、埃塞俄比亚、塞尔维亚和埃及的7个国家的20位能源领域的官员和专家参加开班仪式。仪
近日,中核集团中国原子能科学研究院核物理研究所成功研制出国内首台紧凑型加速器质谱仪(AMS),标志着我国在高端核分析设备研制方面取得重要进展,为加速器质谱的高灵敏分析应用奠定了坚实基础。加速器质谱小型化、紧凑化是当前国内外加速器质谱研究的热点领域。经过近四年的努力探索,原子能院加速
【据美国超安全核公司和英国《国际核工程》网站2023年10月25日报道】美国超安全核公司(UNSC)近日宣布,已获得美国国家航空航天局(NASA)的合同,将开发和完善空间核热推进(NTP)系统,以提高美国民用科学和地月空间(地球和月球之间)快速机动的能力。该合同旨在将核热推进技术从设计转向设备制造
【据法国法马通公司网站2023年10月19日报道】法国法马通公司(Framatome)2023年10月19日宣布,组建专门负责空间核动力业务的子公司——法马通空间公司(FramatomeSpace),将把65年来积累的核工业专业知识用于服务航天工业。法马通空间公司表示,新公司将把空间核动力技术推向一个新的水平。航天工业
2023年8月7日,中国核电工程有限公司与国际原子能机构(IAEA)“RiskInformedHumanFactorsEngineeringResearchofChinaSMR”的联合研究合同正式生效。该合同的签订标志着中国核电工程有限公司在核电厂人因工程技术研究领域到达国际领先水平,受到国际原子能机构的认可。该项目将研究适用于模块化小堆的基
5月5日,我国自主三代核电技术华龙一号全球首堆示范工程——中核集团旗下中国核电投资控股福清核电5、6号机组正式通过竣工验收。验收组一致认为华龙一号是中核集团携手各方深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,坚持走中国特色自主创新道路取得的重大成果,是国家名片和民族品牌,蕴含着核工
12月1日,上海核工院人因工程创新团队牵头的《核电厂人机接口设计导则》16项团体标准通过中国核能行业协会立项审批,标准参编单位包括中国核电工程有限公司、中广核工程有限公司、清华大学、中国标准化研究院、苏州热工研究院有限公司、中国核动力研究设计院、华龙国际核电技术有限公司。这一系列自主
上线了!正式上线了!11月25日,中广核大亚湾核电基地中系技术规格书正式上线,标志着我国核电二代运行技术规范先行先试走出自主发展之路。11月24日,大亚湾核电运营管理有限责任公司在大亚湾核电基地召开了以“核平之路”为主题的中系技术规格书上线动员会,国家核安全局副局长、核电安全监管司司长汤
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