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觸目驚心的美國三里島事故、日本福島核災難，均是由于核反應堆的冷卻系統的故障而導致，但在2023年8月，山東石島灣核電站卻進行了一次膽大包天的測試。

8月13日，石島灣核電站全體工作人員屏氣凝神，切斷了核電站的所有冷卻系統電力。只見核電站的反應堆毫無波動，依然處于滿功率運行狀態，絲毫未受到電力系統的切斷影響。

而這就是全球首座第四代核電站最突出的特點，在搭載以氦氣作為傳熱介質的高溫氣冷堆后，這座核電站具有天生安全的屬性，其核反應堆幾乎不會熔毀。它究竟有什么過人之處？高安全性又是如何實現的？

核反應堆問題

山東威海榮成市，三面環海風景宜人，在最南端的沙灘海岸上，有一座具有完全自主知識產權的國家科技重大專項示范工程——華能石島灣高溫氣冷堆核電站。

這是全球第一座四代核電站，也被業內贊譽為“永不熔毀的核反應堆”。在2023年底，這座核電站正式投入商業運行，并開展了一期擴建工程。

美國著名科學家泰勒曾說過：要讓公眾接受核能，就必須做到反應堆的固有安全。而我國四代核電技術最突出的特點就是安全二字，要知道人們鉆研核能長達百年，在最為主要的安全性上是有著充足的失敗教訓。

1979年3月28日凌晨，美國賓夕法尼亞州的三哩島核電站的二號反應堆在運行期間，一臺冷凝水泵突然停止運轉。

這絕非是尋常事故，因為核電站是通過核裂變釋放大量能量，期間所散發的熱量會導致反應堆溫度急劇升高，最終引發核泄漏，而冷卻系統就是核能發電最關鍵的保險。

冷凝水泵停止工作后，二號反應堆中心熱量瞬間飆升，堆芯壓力直線上升。此時正常情況下，應該還有備用輔助給水泵緩解降溫。但由于備用回路閥門在幾天前被工人不小心關上了，所以備用輔助水泵也無法出水，最終造成了反應堆堆芯和設備組件都受到了嚴重損害。

事故發生后，總統卡特親自來到三里島視察，并撥款100萬美元用于事故專項調查。所幸本次事故未造成人員傷亡，但在善后處置上，美國政府花費10億美元將核反應堆燃料運至西太平洋一永久儲存地點，損失主要體現在經濟層面上。

2011年日本福島核電站也是同樣如此，地震造成核電站電力失常，冷卻系統失效，最終導致核反應堆容器熔毀。

可以總結，上述兩起核電站事故均是由于冷卻系統故障引發的反應堆熔毀。可為什么華能石島灣核電站反應堆就能被稱為永不熔毀呢？答案就在高溫氣冷堆這項核電技術上。

核電技術歷經七十余年發展，大致可劃分為四代，其中四代核電技術又分別包括高溫氣冷堆、超臨界水堆、氣冷快堆、鉛冷快堆、鈉冷快堆、熔鹽堆共計六種堆型。高溫氣冷堆則是其中安全性最高的核電堆型。

傳統加壓水慢化冷卻反應堆（壓水堆）是以普通水作為冷卻劑和慢化劑，但三哩島事故、切爾諾貝利事故、福島事故為這項技術蒙上了一層陰霾，讓熔堆成為了壓水堆揮之不去的噩夢。而高溫氣冷堆則是指堆內核材料與其余材料統一采用耐高溫材料，讓高溫氣冷堆工作溫度和冷卻劑堆芯出口溫度能達到900~1000℃。

至于其中的氣冷二字，則是采用氦氣作為介質。氦氣沸點為-268.93℃，且常壓下始終處于氣態，能被加熱到更高溫度。

華能山東石島灣核電站相關工作人員用四不怕來概括核電站的安全性，即不怕沒水、不怕斷電、不怕沒氣、不怕沒人。也就是說，哪怕華能山東石島灣核電站遭遇了突發自然災害，一切操作系統都頃刻間失靈，這里面的核反應堆依然能自主恢復到安全狀態。

絕對安全性

為了確保高溫氣冷堆的絕對安全性，國家科研人員設立了整整三大防線。第一道防線是耐高溫盔甲，這是一個直徑6cm的黑色球形燃料元件，元件里面一共有4層防護包裹著最內層的核燃料，每一層防護都是由5毫米的石墨和1.2萬顆燃料顆粒組成，最高可承受1620℃高溫。

第二道防線是氦氣，作為惰性永久氣體，氦氣不會和任何物質發生化學反應，中子吸收截面小，具有極低的放射性水平。用氦氣作為冷卻劑，能有效確保堆內環境的安全性。

第三道防線是非能動的余熱排出系統，通過熱傳導、熱輻射等自然機制的非能動方式，堆芯能將熱量迅速釋放到大氣環境中，避免過熱導致熔毀。在多層防護之下，我國最終在全球范圍內首次實現了商業核電站的固有安全。

上世紀八十年代，中科院王大中院士率領團隊開展核能研發。同期國家863計劃將高溫氣冷堆列為國家發展先進堆型之一，在國家政策的鼓勵下，研究團隊接連突破了球形燃料元件、球床流動特性等多個核心技術，于2000年正式建立了10兆瓦高溫氣冷試驗堆。

03年我國的高溫氣冷試驗堆實現了72小時滿功率連續運轉，三年后該技術被列為國家科技重大專項，由清華核研院院長張作義擔任專項技術總師開展長期攻關。

2012年底中核集團、清華大學和中國華能集團聯合組建團隊，共同建設華能石島灣高溫氣冷堆核電站。他們一路過關斬將，完成了業界最大反應堆壓力容器吊裝、攻克燃料裝卸系統復雜管理安裝技術。共同承擔89項重大專項課題，完成數千個技術攻關...

2023年12月6日華能石島灣高溫氣冷堆核電站正式投入商業運行，93.4%的國產化率更是彰顯了中國核能領域的領先水平。據統計，高溫氣冷堆每個供暖季能替代3700噸燃煤，減少6700噸二氧化碳排放。

去年7月，華能石島灣高溫氣冷堆核電站一期擴建工程正式動工。一期工程的兩臺機組投產后，預計每年發電量將高達200億千瓦時，能額外增加覆蓋面積超過2000萬平方米，惠及60萬人口，進一步提升中國核電裝備制造和建設運維能力。

根據公開信息顯示，截至4月23日我國大陸核電組裝機總容量為1.13億千瓦，規模之大高居全球第一。

雖然中國核電事業起步很晚，造上世紀七十年代才開始核電站的最初試驗研究，但我國很好的汲取了國際先進實踐經驗，先后研制出AP1000、EPR、華龍一號、國和一號等先進核電機組設計，未來中國核電必將繼續引領全球風尚。

信息來源：
地球知識局：10億美元只為善后——記美國四十多年前的三哩島核事故
國際原子能機構：福島第一核電站事故
人民日報：高溫氣冷堆打開核電發展新空間