2023年12月06日，全球首臺四代核電機(jī)組——華能石島灣高溫氣冷堆核電站完成168小時滿功率連續(xù)運(yùn)行考核，正式投入商業(yè)運(yùn)行。

這是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國家重大科技專項(xiàng)標(biāo)志性成果，也是全球首座第四代核電站，標(biāo)志著我國在第四代核電技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

用氣體作為冷卻劑的氣冷反應(yīng)堆技術(shù)，最早應(yīng)用于軍用核材料的生產(chǎn)，后來逐步發(fā)展成為商用發(fā)電的動力反應(yīng)堆。它大致分為四個階段：早期氣冷堆（Magnox 堆）、改進(jìn)型氣冷堆（AGR 堆）、高溫氣冷堆和模塊式高溫氣冷堆。

模塊式高溫氣冷堆按照堆芯結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，還可以分為球床堆和棱柱堆兩大類型。球床堆采用球形燃料元件，利用球在反應(yīng)堆堆芯中的緩慢移動實(shí)現(xiàn)不停堆連續(xù)換料。它的優(yōu)點(diǎn)是提高反應(yīng)堆的可利用率，實(shí)現(xiàn)比較均勻的功率分布和燃料的燃耗深度，以及沒有大的后備反應(yīng)性，有利于反應(yīng)堆的控制。

球床堆技術(shù)由德國于利希研究中心 R. Schulton教授發(fā)明，在德國開展了大量的研究和發(fā)展工作，建設(shè)了 15 MWe 的高溫氣冷堆（AVR）實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆和 300 MWe 的高溫釷反應(yīng)（THTR）工業(yè)示范堆。我國在國家高科技研究發(fā)展計(jì)劃的支持下于 2000 年在清華大學(xué)建成 10 MW 高溫氣冷試驗(yàn)堆（HTR-10），是世界上首個實(shí)現(xiàn)“模塊式”肩并肩布置的球床高溫氣冷堆的實(shí)驗(yàn)堆。

美國和日本主要發(fā)展了棱柱堆。美國建設(shè)了Peach Bottom 實(shí)驗(yàn)堆和 Fort St. Vrain 工業(yè)示范堆，日本建設(shè)了高溫實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（HTTR）。球床堆和棱柱堆的主要差別是燃料的幾何形狀不同。但是兩種高溫氣冷堆的核心技術(shù)，例如，全陶瓷包覆顆粒燃料、氦氣冷卻劑和石墨慢化劑都是相同的。二者在20 世紀(jì) 80 年代以后不約而同地轉(zhuǎn)向了“模塊式”高溫氣冷堆的技術(shù)發(fā)展方向，應(yīng)用領(lǐng)域也是相同的。

具有優(yōu)異的固有安全性是模塊式高溫氣冷堆的突出特征。國際上把高溫氣冷堆列為符合第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)技術(shù)要求的堆型之一。2003 年發(fā)表的第四代核能系統(tǒng)路線圖報(bào)告把超高溫氣冷堆（VHTR）列為第四代核能系統(tǒng) 6 種候選技術(shù)之一。2010年后更新的路線圖報(bào)告則將 VHTR 更改為 V/HTR（超高溫氣冷堆 / 高溫氣冷堆），并說明它包括的溫度范圍是 700~1000 ℃。

中國建設(shè)了世界第一個模塊式高溫氣冷堆的實(shí)驗(yàn)堆，熱功率為 10 MWt 的清華大學(xué) 10 MW 高溫氣冷堆實(shí)驗(yàn)堆（HTR-10），以及第一個模塊式高溫氣冷堆的工業(yè)示范電站，即華能山東石島灣 20 萬千瓦級高溫氣冷堆核電站示范工程（HTR-PM），含兩個熱功率為 250 MWt 的反應(yīng)堆模塊。

華能石島灣高溫氣冷堆于2012年12月開工，2021年12月首次并網(wǎng)發(fā)電，此次是在穩(wěn)定電功率水平上正式投產(chǎn)轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)行。

（來源：新華社）