zt 中國科技部：高溫氣冷堆

2001年07月24日     來源：科技部

2000年12月，國家863計劃重大項目——10兆瓦高溫氣冷實驗反應堆在北京建成，並成功達到臨界。

我國高溫氣冷堆技術的研究發展工作始於七十年代中期，主要研究單位是清華大學核能技術設計研究院。1986年國家863計劃啟動後，高溫氣冷堆被列為能源領域的一個研究專題，在國內有關單位的協作下，完成了一些重大的創新，既確保了安全可靠，又簡化了係統，達到了世界領先的水平。

那麽，高溫氣冷堆究竟是什麽呢？這要從反應堆說起。

通俗地說，反應堆就是“原子鍋爐”， 是通過控製核燃料的反應來產生原子能的裝置。通常，反應堆的核燃料是鈾235，在中子的作用下能夠產生核裂變。一個鈾235原子核吸收一個中子以後，會分裂成兩個較輕的原子核，以熱的形式釋放出能量，並產生兩個或者三個新的中子。在一定的條件下，新產生的中子會引發其它的鈾235原子核裂變，這種反應延續下去，就是“鏈式裂變反應”。要形成“鏈式裂變反應”，不僅鈾235要達到一定數量，還必須用慢化劑把高能量的中子減慢為“熱”中子。控製反應堆中核燃料的反應使核能緩慢釋放，並用載熱劑從反應堆中導出熱量，就能對核能加以利用。

現在世界上大部分反應堆用的是金屬管棒狀燃料元件，載熱劑是水，不耐高溫。即使是壓水堆，最高溫度也隻能達到328攝氏度。而高溫氣冷堆的載熱劑是氦氣，用石墨作為慢化劑和結構材料，通過高科技工藝製造球形包覆燃料元件。它的堆芯溫度可達1600攝氏度，氦氣出口的溫度高達900攝氏度，這是其它任何類型的反應堆都達不到的。

與一般的反應堆不同，清華大學核研院設計建造的10兆瓦高溫氣冷堆是一種新型的反應堆，不僅保證了先進性和安全性，經濟效益也很突出。

首先，高溫氣冷堆具有固有的安全性。它的反應控製和壓力調節簡單，安全係統大為簡化。即使失去冷卻，全陶瓷的燃料元件也會逐漸降溫，任何時候都不會發生燒毀的事故。

其次，高溫氣冷堆是按照模塊化概念和準則設計建造的，避免了施工現場的大量焊接和檢驗工作，建造周期僅為2到3年；還可以連續裝卸燃料，發電效率從壓水堆的35%左右提高到了45%左右，在經濟上可以和普通的熱電廠一爭高下。

最重要的，是高溫氣冷堆可以產生900攝氏度的高溫工藝熱，除了發電以外，還具有廣泛的工業用途。

10兆瓦高溫氣冷實驗堆是我國實施863計劃取得的一項重要成果。 最近，國際上提出了“第四代先進核能係統” 的概念，要求具有良好的固有安全性，在事故狀態下不會對公眾造成傷害，並且建設周期短，在經濟上能夠與其他發電方式相競爭。10兆瓦高溫氣冷堆是最有希望成為“第四代先進核能係統”的技術之一，為我國核能事業的發展作出了貢獻。