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日前,中国60万千瓦高温气冷堆核电站技术方案在清华大学发布,该项目建成后将成为国际首个商用高温气冷堆核电站,标志着中国高温气冷堆技术达到国际领先水平。
那么,高温气冷堆有何神奇之处?又对我们的生活有怎样的改变呢?
核电技术的发展历程
目前的核电站都采用核裂变技术,将中子打入铀235的原子核,原子核会分裂成两个新原子核,同时释放能量,并发出2—3个中子和其它射线,而发射出去的中子又会引起新的核裂变,从而形成了链式反应。核电站就是利用核裂变原理将裂变时释放出的中子的过程减速后,达到安全可控的状态实现核能利用。
核电技术发展历经迭代演进,50—60年代建成的核电站所使用的技术都被归类为第一代核电反应堆,证明了核能发电技术上的可行性。他们不仅在可靠性上或多或少存在瑕疵,发电功率仅仅相当于同期火力发电机组的零头,基本不具备商业竞争力。
第二代核电反应堆证明了核能发电经济上的可行性,单一核电机组的发电能力大幅提升达到千兆瓦级,是第一代核电机组的上百倍。全球四百多台现役核电机组中,绝大多数仍然为第二代核电反应堆。
第二代核电反应堆有着一系列专设安全设施和严格的操作规程,最初被认为理论上不会发生堆芯融毁这种严重事故,因此也未考虑针对严重事故的缓解措施。美国三里岛核电厂(压水堆)因为一系列的误操作引发堆芯融毁事故后,核电界开始从理论和实践的角度认识到,二代核电反应堆发生堆芯熔化事故和大量放射性物质释放的概率是相对偏高的。前苏联切尔诺贝利核电站(压力管式石墨慢化沸水堆)、日本福岛核电站(沸水堆)都采用第二代核反应堆,前者因设计缺陷和违规操作引发严重事故,后者因超设计基准的全厂断电引发严重事故。
在汲取了第二代反应堆运行经验和事故教训后,于20世纪90年代后期发展出第三代反应堆。三代核电技术具有更好的安全性、经济性及模块化设计的特点。与二代核电反应堆在技术上最显著的差别在于,三代核电技术有着比较完善的严重事故缓解措施。各个国家的三代/三代半核电反应堆有着各自不同的技术路线,最典型的是法国阿海珐EPR的专设安全设施加法路线和美国西屋公司AP1000的非能动安全设施减法路线。AP1000/CAP1400通过非能动技术已经能够实现事故后72小时无人值守而不发生大规模放射性物质泄漏,足以应对三里岛那种因操作失误和福岛那种因全厂断电引起的严重事故。
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