能够代替传统化石能源,中国国产先进核电技术,令美都黯然失色?

图为高温气冷堆

核电是一种清洁、高效的能源,也是中国能源供给体系的重要分支,根据核电网数据统计,截至2020年,国内共有16座核电站投入运行,足以说明国家对于能够代替传统化石能源发电技术的重视,随着核电产业规模的扩大,技术也在更新迭代,如今中国国产先进核电技术,研发出了高温气冷堆技术、钍基熔盐堆等第四代核反应堆技术,令欧美国家都黯然失色?高温气冷堆是先进的第四代核电堆形技术,被称为是不会熔毁的反应堆。

图为核电站

可以毫不夸张地说,在核电站技术上,中国已经走上世界前列,目前绝大多数拥有核电站的国家,采用的都是三代核电站技术,比如发生事故的日本福岛核电站,长期以来,核电站被人类寄予厚望,同时又让人类产生畏惧,首先是传统的核电消耗铀,不消耗宝贵的原煤和天然气,所以更加清洁环保,其次是传统的核电站,如果处理废气的核废料,以及如何避免反应堆发生核泄漏事故,成为人类避讳莫深的话题。

图为钍基熔盐堆

为了解决核废料处理难的问题,中国研发出了全球第一座钍基熔盐堆,这是第四代核电站技术的一种方案,利用钍元素进行发电,产生的废料辐射小,辐射周期短,后期处理核废料比较便捷,而且利用钍元素进行核裂变反应,作为核电站的原材料,是非常符合国情的一种做法,国内铀元素相对有限,宝贵的铀矿还需要运用于国防军事等领域,但是却有大量钍元素矿石,因此这项技术,让核电的原材料得到充足供应。

为解决核电站安全问题,中国又研发出第四代高温气冷堆核电技术,它称为业之重技、国之重器,在王大中院士的带领下,团队建造了世界首座10兆瓦高温气冷堆,国家投资建造了石岛湾高温气冷堆核电站示范工程,成为全球首个并网发电的四代高温气冷堆核电项目,这种反应堆比目前大部分国家采用的压水堆,具有更好的安全性,将氦气作为冷却剂,用石墨烯作为慢化剂,使得反应堆的工作温度,可以保持在900到1000摄氏度,是其他反应堆难以企及的高度。

图为高温气冷堆燃料球

中国高温气冷堆有三大核心技术,首先是反应堆采用模块化设计,百万千瓦的大反应堆分成10个模块,每个模块可以独立运转,模块产生的能量有限因此更加“可控”;其次,它采用自主研发的“耐高温全陶瓷包覆颗粒球形核燃料元件”,也可称为燃料球,外层是石墨层,内部是核燃料颗粒,这种设计可将放射物质锁死在球体内部,因此更加安全;最后就是反应堆在不停止工作的情况下,在线更换燃料。

早期采用的核电站反应堆,存在明显缺陷,在运行一段时间后,需要停止工作,将烧透的燃料棒进行替换,有放射性危险的同时,还影响核电站的发电效益,国产高温气冷堆,在运行过程中,燃料球从顶部装填到堆芯中,球体自然落入堆芯最后通过反应堆底部排出,整个过程不需要停止工作,提高了运行效率。如今中国核电站产业蒸蒸日上,在欧美国家对于大规模发展核电产业犹豫不决的局面下,中国通过技术创新的方式,已经摸索出更安全的反应堆,和更好的核裂变材料,为大规模铺开核电站建设奠定了扎实的基础,未来利用核裂变和其他方式发电,彻底替代火电将成为可能。

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