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山东荣成石岛湾核电站 高温气冷核反应堆石岛湾核电站—高温气冷核反应堆工程总投资：31亿元工程期限：2008年--2013年山东荣成石岛湾核电站项目是我国第一座高温气冷堆示范电站2006年12 月25日，华能山东石岛湾核电有限公司股东出资协议书和章程在北京钓鱼台国 宾馆签订此举标志着高温气冷堆核电示范工程这一国家中长期科技发展规划 (2006-2020)重大专项工程取得了实质性进展2008年1月16日华能石岛湾核 电站可行性研究报告通过了由国家电力规划设计总院、国防科工委、国家核安 全局、山东省政府等组织的联合审查2008年9月1日，由二四建设公司承担 施工的华能山东石岛湾高温气冷堆核电站示范工程负挖正式开工,标志着我国首 座具有模块化特点的球床式高温气冷堆商业核电站进入主体工程施工阶段高温气冷堆核电站重大专项是我国于2006年2月份确定的国家中长期科技 发展规划纲要16个重大专项之一一〃大型先进压水堆和高温气冷堆核电站〃的一 个组成部分，目标是建设世界上第一座具有第四代核能系统安全特征的20万千 瓦级高温气冷堆核电站，被称作建设创新型国家的标志性工程之一，由中国华 能集团、中国核工业建设集团、清华大学、清华控股共同承担该项目的科研、 设计和工程建设。

而位于荣成市宁津街道的华能石岛湾核电项目，即是重大专 项之一〃大型先进压水堆和高温气冷堆核电站〃的商用示范站据悉，该厂址远 期规划容量为780万千瓦，包括380万千瓦高温气冷堆核电机组和400万千瓦 压水堆核电机组目前世界上最大的核电站是法国格拉弗林核电站，装机容量 为540万千瓦)根据协议，中国华能集团公司、中国核工业建设集团公司、清华大学分别 出资47.5%、32.5%、20%，成立华能山东石岛湾核电有限公司，负责投资、建 设、运营华能山东石岛湾核电站20万千瓦级高温气冷堆核电示范工程该工程 厂址位于山东荣成石岛湾，一期工程建设1X20万千瓦级高温气冷堆核电机组, 是在由清华大学自主设计、建造和运营的1万千瓦高温气冷实验堆的技术基础 上建设的工程预计2013年11月投产发电高温气冷堆是国际公认的具有先进技术的新型核反应堆，我国的高温气冷 堆研究技术处于国际领先地位其主要特点是固有安全性能好、热效率高、系 统简单目前已成功地建设了 10MW实验电站，并完成了多项安全性实验工作， 在向商业化转化的过程中，得到国家有关部门的大力扶持项目已经列入《国 家中长期科学和技术发展规划纲要》和《中华人民共和国国民经济和社会发展 第十一个五年规划纲要》。

高温气冷核反应堆人们通常把五、六十年代建造的验证性核电站称为第一代；70、80年代标 准化、系列化、批量建设的核电站称为第二代；第三代是指90年代开发研究成 熟的先进轻水堆；第四代核电技术是指待开发的核电技术，其主要特征是防止 核扩散，具有更好的经济性，安全性高和废物产生量少第四代核反应堆的六个构型中，就有高温气冷堆，这是一个很有前途的方 案，现行的高温气冷堆有两个流派：石墨球床和柱状燃料的，前者的使用者是 中国和南非，后者是美、俄和日本喜欢的，这里着重说一下我国的石墨球床堆 电厂的技术特点石墨球床堆也叫卵石堆，最早是德国在本世纪60年代建成了原理堆，由于 技术和需求的限制，30年没有大的发展，直到上个世纪90年代，国际能源危 机的压力日趋严重，南非和中国先后开始了对这一技术的现代化研究和实用化 探索，分别是南非国营电力设计的PBMR(400MW热功率)和中国原子能技术研究 院设计的HTR-PM(460MW)两者的设计都已经基本完成，其间中国完成了清华 大学10Mw原理堆(HTR-10)的建造和运行工作，HTR-10已经并网多时了我们知道，所有的核电站都由几个部分组成:1:堆芯，核燃料在此低速燃烧，产生热量2：冷却回路，堆芯产生的热量通过回路里的介质传导出去，使得堆芯保持 一个稳定的反应温度，持续工作。

3：发电机组，把冷却回路中的热量通过汽轮机的方式转换成电能先说说燃料组件，石墨球床气冷堆的燃料组件大大不同于传统的核燃料组 件，你可以把它看成一个西瓜，外壳是硬化的石墨材料，相当于西瓜皮，里面 是稍微松散的石墨填料，相当于西瓜瓤，在西瓜瓤里均匀分布着一些以UO2为 主要成分的西瓜子，这就是真正的核燃料颗粒，顺便说一下，这个瓜子有个用 陶瓷做的瓜子壳，而UO2则相当于瓜子仁这个西瓜结构的燃料组件直径是6 厘米一无论颜色还是尺寸都很像我国北方常见的煤球我们就暂时把它称作〃煤 球〃好了在反应堆的堆芯里面（多是一个环形的圆柱体），这些煤球就真的和煤球炉 子里一样，直接填充进去就好了，在一定的温度下，瓜子仁里面的核燃料开始 裂变反应，产生热量，煤球里面的石墨起到慢化作用，保持链式反应的稳定运 行，正常情况下，这些煤球的温度是900摄氏度左右几何知识告诉我们，一堆球球堆在一起，他们的周围就自然而然的形成了 均匀的空隙，这些空隙就是堆芯内部的冷却空间，我们在堆芯的一端注入高压 氦气，另一端让高压氦气流出，快速流过煤球空隙的氦气带走了多余的热量， 就构成了堆芯冷却的第一回路900摄氏度的高压氦气从反应堆中出来之后， 有两个途径，一是继续经过一个水冷回路，把水加热成蒸汽，推动汽轮机带动 发电机发电，更先进一些的就是直接用氦气透平机组把热能转换成机械能，带 动发电机。

冷却后的氦气继续打回堆芯，就构成了完整的换能循环过程安全设计石岛示范堆电站就是HTR-PM,结构还是2回路的，1回路氦气，2回路水 热功率460Mw，电功率200Mw这种结构下最严重事故有两类：1回路跑气和2 回路的水跑到1回路去1回路跑气的情况，只要进气口和出气口不同时彻底断掉，堆芯是接触不 到空气的，所以石墨球还是不会被氧化，即使两端同时断掉，石墨被氧化的周 期是3个小时以上，除非吹纯阳，才可能导致石墨材料的剧烈燃烧根据清华实验堆的数据，在最严重的跑气，堆芯彻底失冷，控制棒卡住下 不来，且燃料都是新装的（有劲儿）的情况下，30秒之内，燃料组件就达到了热 平衡最大值，温度是1030度左右，而〃瓜子壳〃的承受能力是1600，所以除非 此时用球磨机磨燃料球，UO2还是跑不出来，而此后就是温度继续下降，负反 应最终接触链式反应即便是堆芯彻底漏气，空气完全取代氦气，有个计算，貌似是3天之后人 工干预，只有2.5%左右的燃料颗粒，也就是〃瓜子〃能彻底暴露出来，而没有机 械损伤的话，保护壳不会破裂，UO2还是出不来，形成的只是中子污染和铯134 之类的逃逸而只要反应堆的壳子不坏（之间还有石墨耐热衬层）。

此种极限事 故的辐射是周边2KM人群5个毫西佛特，而医院X光师的环境，也要10-20个 毫西佛特/小时的煤球核燃料的后处理是所有核装料中最好处理的，原因有4, 1是首先燃烧 深度大，可达90%以上，这是成型燃料组件做不到的，2是燃料颗粒外面的陶瓷 保护层，大多数情况下可以隔绝可能的泄露，这也是成型组件做不到的，3是 球球很小，你可以一个球一个球的拿机器彻底检查它的辐照结果，作为深度处 理的依据，这还是成型组件做不到的，4石墨是非常稳定的，不怕腐蚀，机械 强度也高，埋起来安全得多，这还是成型组件做不到的燃料组件这就是石墨球床的基本工作原理，相对于当前的压水堆/沸水堆/重水堆电 站，简直巧妙到一定程度了下面我就说说它为什么巧妙首先，他的燃料组件尺寸很小，精度要求也不高，制造起来就容易得多其次，堆芯的结构很简单，简直就是一个高精度的煤球炉子，只要容纳燃 料球就好了第三，他的冷却热质是氦气，好处有三：惰性气体，不用担心污染的传递, 即使泄露也没事；单一的气体工质，不用复杂的流体控制理论；气体温度很高, 高达900度，而压水堆则只有300-400度，未来的超临界堆也不过500多度， 所以效率不比压水堆低。

这就大大简化了冷却回路的复杂性，甚至只要氦气透 平机过关，一个回路就可以了，而压水堆由于必须隔离污染的一次循环水，必 须设计成两个回路由于工质是〃干净〃的，不必考虑管路中子脆化的问题，高 温气冷堆的回路造价和使用期限以及维护成本都低得多第四，球床气冷堆简直就是一个烧核燃料的煤球炉子，换燃料的方式很简 单：把烧完的煤球从炉子下面放出去，新的煤球从上面倒进去就完了，不用停 堆换组件不仅如此，气冷堆还有先天的安全性，几乎是〃绝对安全〃的，核电事故说 白了就一种，那就是堆芯因为温度过高而融化，进而破坏安全设施，造成核泄 露由于球床燃料的结构特点，这是不会发生的前面我们说了，燃料煤球里 面的瓜子壳是陶瓷材料，瓜子仁是UO2燃料，这个壳可以承受1600度的温度， 正常情况下，外面的石墨〃瓜瓤〃的温度是900度左右，一旦作为冷却的氦气停 止供应了，煤球的温度就会升高，〃瓜瓤〃的温度也会升高，由于瓜瓤比瓜子多 得多，会迅速带走瓜子表面的温度，向外界辐射出去，保证〃瓜子壳〃不会超过 极限的1600度所以堆芯是不可能融化的清华的示范堆就曾经不止一次表演 过在不插入控制棒的情况下停止冷却的氦气泵，整个堆芯迅速达到热平衡，进 而安全停堆。

如果说第三代压水堆AP-1000的非能动安全设计还依赖于一套需要维护的 安全设备的话，高温气冷堆连这套设备也省了所以说，这种设计不再需要能耐压的安全壳，不再需要冗余的安全设备， 甚至可以简化成一回路设计，大大降低了成本做成模块化的电站，由于其独 有的安全性，甚至可以在大城市周边直接安装使用球床气冷堆的造价优势和安全优势说过了，此外还有他的效率优势，就是 电效率超过40%，大大高于哪怕是三代的压水堆，甚至四代的超临界堆，这就 进一步降低了发电成本此外，由于热效率高，气冷堆的供热优势也十分明显, 未来无论是高温裂解天然气制取氢气还是高温电解水制取氢气，900度的高温 热源都是必不可少的此外，球床气冷堆的优势还在于它的燃料燃烧十分充分，后处理成本低， 模块化的气冷球床电站你可以给任何人用，而不必担心核废料被做成脏弹搞恐 怖袭击至于球床堆的缺点，那就是对于气冷回路的加工要求很高，氦气透平机的 功率不易做大（不过没关系，我们可以并联若干个小的，一样用），而气冷堆的 功率密度远远小于压水堆（当然了，冷却工质是气体，怎么可能小得了），这对 于发电堆来说不是什么缺点，但是对于动力堆却是致命的，也就是说，气冷堆 上潜艇之类的传闻，完全是无稽之谈了。

相对于球床气冷堆，另一种流派就是柱状燃料的气冷堆，不同之处就是把 燃料做成柱状，也就是大块的石墨里面有很多小洞，小洞里镶嵌包裹陶瓷外壳 的UO2燃料线这样的优势是效率更好一些，电效率可以接近50%，且单堆功 率容易做大缺点是组件制造要求高，无法不停堆换燃料后一种流派的代表是日本、美国和俄罗斯，日本设计了 GTHTR300，单堆热 功率高达600Mw，比体积差不多的中国HTR-PM大了 1/3，俄罗斯和美国也联合 设计了 GT-MHR，与日本的类似日本的30Mw柱状燃料高温气冷堆HTTR也已经 投入了并网运行总之，高温气冷堆是四代核电中最接近使用的一种方案，优点是安全性和 成本，缺点是没有技术的沿革，很多地方需要重头做起（其他方案，例如超临界 堆，我们可以看作压水堆的进化），这就需要建设示范堆来逐步摸索经验，找出 不足，进一步修正商用堆的设计无论成败，石岛示范堆都是我国乃至全球核电技术探索的一个重要步骤， 给中国人民在未来的发展中探索新的能源之路目前世界最大的各类电站中国三峡水电站总装机2240万千瓦，是目前世界上最大的水电站日本的鹿岛电厂440万千瓦，是世界上最大火力发电厂法国格拉弗林核电站540万千瓦，是世界最大核电站（浙江三门核电站规划 装机750万千瓦）美国北卡罗来纳州的蓝岭山上,建起的世界最大的风力电站，装机容量为 2000万千瓦。

甘肃酒泉风电基地规划总装机容量为3。