記者 | 戴晶晶
中國(guó)小型鈉冷快堆核電源研發(fā)工作取得重要突破。
日前，中國(guó)原子能科學(xué)研究院（下稱原子能院）發(fā)布消息稱，該院在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)耦合斯特林發(fā)電系統(tǒng)的小型鈉冷快堆核電源非核集成測(cè)試裝置“一鍵啟停堆”驗(yàn)證試驗(yàn)。
截至目前，原子能院已完成了包括“一鍵啟停堆”、滿功率運(yùn)行、緊急停堆等全部驗(yàn)證試驗(yàn)，為下一步開展小型鈉冷快堆核電源工程示范奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
鈉冷快堆是以液態(tài)金屬鈉為冷卻劑，由快中子引起核裂變并維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的反應(yīng)堆，為第四代核能的堆型。它可將天然鈾資源利用率從目前的約1%提高至60%以上。
根據(jù)第四代核能系統(tǒng)國(guó)際論壇（GIF）的推薦，另外五種四代堆型分別為氣冷快堆、鉛冷快堆、熔鹽堆、超臨界水冷堆和超高溫氣冷堆。
第四代核能系統(tǒng)的目標(biāo)是使核電具有更好的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性、安全和可靠性，要求燃料利用率高、廢物產(chǎn)生量小，以及擁有防擴(kuò)散和外部侵犯的能力，是核能下一步發(fā)展的方向。
其中，鈉冷快堆是一項(xiàng)較為成熟的技術(shù)，全球范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)間超過了400多堆年。
中國(guó)是世界上第八個(gè)擁有快堆技術(shù)的國(guó)家。2010年，中國(guó)首個(gè)鈉冷快堆——中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆（CEFR）達(dá)到首次臨界，并于2011年7月成功并網(wǎng)發(fā)電 。
2020年12月，中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)霞浦示范快堆工程2號(hào)機(jī)組正式開工建設(shè)。作為國(guó)家批準(zhǔn)的重大專項(xiàng)，霞浦示范快堆工程采用單機(jī)容量60萬千瓦的鈉冷快中子反應(yīng)堆。
2014年10月，示范快堆工程項(xiàng)目總體規(guī)劃方案獲得國(guó)家批準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)家批復(fù)的總體目標(biāo)，項(xiàng)目1號(hào)機(jī)組計(jì)劃2023年建成投產(chǎn)；2號(hào)機(jī)組計(jì)劃2026年建成投產(chǎn)
相比大型核電站，小型核反應(yīng)堆具有投資成本低、容量小、工期短、占地面積小等優(yōu)勢(shì)。
原子能院稱，小型鈉冷快堆具有功率密度高、固有安全性好、小型化性能好、全壽期不換料等優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于遠(yuǎn)海島礁等偏遠(yuǎn)地區(qū)，也可與風(fēng)能、光伏等新能源耦合運(yùn)行提高微電網(wǎng)穩(wěn)定性，是小型先進(jìn)反應(yīng)堆的優(yōu)選技術(shù)路線之一。
中國(guó)正在加速四代核電堆型的研發(fā)。
8月29日，工業(yè)和信息化部、財(cái)政部、商務(wù)部等五部門聯(lián)合印發(fā)的《加快電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃的通知》提出，加快三代核電標(biāo)準(zhǔn)化、譜系化發(fā)展，持續(xù)推進(jìn)鈉冷快堆、高溫氣冷堆、鉛鉍快堆等四代核電堆型的研發(fā)和應(yīng)用；加快可控核聚變等前沿顛覆性技術(shù)研究。
今年12月9日，華能集團(tuán)官網(wǎng)消息稱，華能石島灣高溫氣冷堆示范工程反應(yīng)堆達(dá)到初始滿功率，實(shí)現(xiàn)了“兩堆帶一機(jī)”模式下的穩(wěn)定運(yùn)行。這一運(yùn)行狀態(tài)驗(yàn)證了示范工程所有系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)功能，為下一步工程投產(chǎn)運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。
去年12月20日，華能石島灣高溫氣冷堆1號(hào)機(jī)組已完成發(fā)電機(jī)初始負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)，首次并網(wǎng)成功，發(fā)出第一度電。
石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程項(xiàng)目，是全球首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站。
2019年12月，中國(guó)首座鉛鉍合金零功率反應(yīng)堆——啟明星Ⅲ號(hào)，在中核集團(tuán)中國(guó)原子能科學(xué)研究院實(shí)現(xiàn)首次臨界，并正式啟動(dòng)國(guó)內(nèi)鉛鉍堆芯核特性物理實(shí)驗(yàn)。
這標(biāo)志著中國(guó)在鉛鉍快堆領(lǐng)域的研發(fā)跨出實(shí)質(zhì)性一步，進(jìn)入工程化階段。同時(shí)也意味著中國(guó)在鉛鉍快堆研發(fā)領(lǐng)域已躋身國(guó)際前列。
中國(guó)曾在1970年代選擇釷基熔鹽堆作為發(fā)展民用核能的起步點(diǎn)。1971年，上?！?28 工程”建成了零功率冷態(tài)熔鹽堆并達(dá)到臨界，但限于當(dāng)時(shí)的科技、工業(yè)和經(jīng)濟(jì)水平，后轉(zhuǎn)為建設(shè)輕水反應(yīng)堆。
2011年，中國(guó)重啟釷基熔鹽堆研究，中科院?jiǎn)?dòng)了首批中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）“未來先進(jìn)核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）”，計(jì)劃用20年左右的時(shí)間，在國(guó)際上首先實(shí)現(xiàn)釷基熔鹽堆的應(yīng)用，同時(shí)建立釷基熔鹽堆產(chǎn)業(yè)鏈和相應(yīng)的科技隊(duì)伍。
據(jù)中科院官網(wǎng)消息，2017年11月，中科院與甘肅簽署府簽署了TMSR項(xiàng)目戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，計(jì)劃在2020年建成TMSR實(shí)驗(yàn)堆。該項(xiàng)目分兩期建設(shè)，總投資達(dá)220億元。
2018年4月，甘肅釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）項(xiàng)目奠基開工。2021年，中科院稱，該釷基熔鹽堆將于當(dāng)年9月底啟動(dòng)試運(yùn)行。
在超臨界水冷堆技術(shù)方面，中國(guó)從2003年開始跟蹤研究。2013年，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院承擔(dān)了 “超臨界水冷堆技術(shù)研發(fā)(第一階段)”項(xiàng)目，日前通過了國(guó)防科工局的驗(yàn)收。項(xiàng)目提出的超臨界水冷堆總體技術(shù)路線，為中國(guó)超臨界水冷堆的發(fā)展明確了方向。
第29屆國(guó)際核工程大會(huì)開幕式上，國(guó)家核安全局副局長(zhǎng)、核電安全監(jiān)管司司長(zhǎng)湯搏介紹，截至2022年6月，中國(guó)在運(yùn)核電機(jī)組54臺(tái)，在建核電機(jī)組23臺(tái)，在運(yùn)在建核電機(jī)組數(shù)為全球第二。