焦点访谈丨从跟跑、并跑到领跑我国核电技术再攀高

今天继续聚焦“大国重器再攀高”系列。党的二十届四中全会指出，“十四五”时期我国经济实力、科技实力、综合国力跃上新台阶。位于山东荣成的石岛湾高温气冷堆示范工程，拥有诸多原创性、突破性的科技成就，也是全球第一座投入商业运营的第四代核电站，它的建成运行标志着我国在第四代核电技术研发和应用领域达到国际领先水平。它先进在哪里？经历了怎样不寻常、不平凡的研发攻关过程？今天我们一起走进石岛湾。

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作为全球首座第四代核电站，华能石岛湾高温气冷堆示范工程自2023年底投入商业运营以来，已累计安全稳定运行近万小时。它标志着中国在第四代核能技术研发和应用领域达到世界领先水平。

在经过一系列报备手续，通过数道安检门后，我们进入石岛湾高温气冷堆示范工程内部，近距离观察这座大国重器。

进入这道门，就意味着进入了可居留区，即使发生严重核事故，里面的操作人员也可以在足够安全的状况下待满七天时间。安全是人们在谈到核电站时最关心的话题，而第四代核电站与前几代核电站最大的不同，就是让核反应堆实现了固有安全。

清华大学核能与新能源技术研究院原院长、高温气冷堆示范工程总设计师 张作义:固有安全的反应堆就是只依靠自然规律，不依靠人、机械和电气设备的干预不会熔化，不会出现熔化之后大规模放射性释放。

早在上世纪80年代，科学界就开始讨论“固有安全”技术，即在严重事故下，不采取任何人为和机器的干预，反应堆还能保持安全状态。在经历了美国三哩岛核电站事故和切尔诺贝利核电站等重大核事故后，“固有安全”的重要性更加凸显。为了真正了解这一特性，在经过严格的安检措施后，我们来到正在运转的核反应堆前。

简单来说，核燃料在反应堆堆芯发生核裂变链式反应，将核能转换成热能，再将热能转换成机械能，最终利用机械能带动发电机发电，这便是核能发电的基本原理。从第一代到第四代核电站，发电原理基本相同，而作为第四代的高温气冷堆核电站，一个最大的不同点在于，使用了耐高温的球形燃料元件替代了传统堆型的燃料棒。

华能石岛湾核电站运行部副主任 郭仕伟:每一个反应堆里面装了43万个燃料球，就是用它来发生反应，产生能量和发电。

每个燃料球的最外层直径约6厘米，被石墨所包裹，内部还有1.2万颗小颗粒，释放能量的核燃料被四层陶瓷盔甲层层包裹在其中，能耐受上千摄氏度的高温，从而有效防止放射性物质外泄。

郭仕伟:我们的燃料元件在1620℃的温度下，依然没有探测到放射性物质释放有明显增加，这就是高温堆为什么可以高温运行最核心的基础。

除了使用耐高温的核燃料球，高温气冷堆的“气冷”是指通过惰性气体氦气，而不是水作为冷却剂进行堆芯冷却和热传导。正是一系列创新技术的应用，让高温气冷堆实现了真正意义上的“固有安全”。

郭仕伟:做一次X光或者CT，人体所吸收的核辐射剂量比在核电站工作十年可能都要高。在统一的出口那儿有辐射监测仪表，实时进行监测，确保进来的空气是清洁的，出去的空气没有任何放射性污染。

华能山东石岛湾核电有限公司党委书记、董事长 张延旭:从目前投产之后来看，从周边的环境监测、海生物监测以及放射性流出物的监测来讲，没有任何影响。

国际上对高温气冷堆技术开展过大量的研究和设计工作，但一直没有成功建成商业电站。早在上世纪80年代，中国科学院院士王大中等人就带领清华大学核研院团队将研究目标指向反应堆“固有安全”，并于2000年建成了10兆瓦高温气冷实验堆。

2006年，高温气冷堆示范工程与探月工程、北斗导航等一并被列入国家十六个科技重大专项，这意味着要以高温气冷实验堆为基础，攻克一系列前所未有的工程技术难题，最终建成商业规模的高温气冷堆示范电站。王大中院士的学生，时任清华大学核能与新能源技术研究院院长张作义，成为高温气冷堆重大专项总设计师，一场从实验室走向商业应用的技术攻坚战也由此展开。

2012年12月，华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程正式开工，由中国华能集团、清华大学、中核集团组成联合攻关团队，共同研发建设。为了推动示范工程实现从实验室到工程应用的飞跃，联合攻关团队在设计、研发、建造、调试的过程中，攻克诸多行业性、世界性“卡脖子”难题。

为了确保高温气冷堆核电站示范工程的顺利建设投产，清华大学在位于北京昌平被俗称为“清华200号”的地方，专门建设了一座先进反应堆工程实验室，石岛湾高温气冷堆的核心装备都是在这里完成了严格测试后，才能安排生产制造。

高温气冷堆示范工程由于没有先例可供参考，许多关键设备都是全球首创，其中就包括被称为“核电之肺”的蒸汽发生器，其作用是将核反应堆产生热量“加热”的水转换成水蒸气，从而推动汽轮发电机组发电。蒸汽发生器采用螺旋管换热结构，作为全球首创的设计，没有可供参考的制造和装配工艺，设计和制造难度超乎想象，影响着整个项目的进展。

从材料到设计再到工艺，高温气冷堆的核心装备也考验着中国制造业从0到1的能力。参与蒸汽发生器研制的民营企业来自江苏无锡，经过10多年和科研院所以及项目方的紧密合作，反复测试和打磨，最终把2400份图纸变成了1330根符合设计规范的出口连接管，成功打通蒸汽发生器制造的关键路径。企业也成长为全球最大的核蒸发器管道生产制造商。

华能山东石岛湾核电有限公司党委书记、董事长 张延旭:高温堆产业的发展，得益于我们当前装备制造技术的发展，正是在这种举国体制之下，我们能够联合国内的科研院所、产品制造厂家，利用中国制造技术的发展一系列的产业链，完成了这个项目。

在高温气冷堆攻关过程中，国内多家高校院所、国有企业、民营企业共同参与，产业链上下游500多家企业、单位、科研院所联合攻关，突破了一个又一个工程技术难关。中国华能专门研发并掌握了高温气冷堆特有的调试运行六大关键核心技术。高温气冷堆核岛1.5万多台套设备中有2200台套为首台套，世界首创型设备超过660台，设备国产化率达到93.4%。这也成为“十四五”期间，我国核电发展取得历史性成就的一个缩影。

中国核能行业协会原副理事长兼秘书长 张廷克:国家通过实施重大科技专项，集中力量突破一些关键核心技术，形成了具有完全自主知识产权的先进核电技术体系。依托着完整的核工业体系，实现了从技术研发到工程示范，再到规模化建设的有效衔接。

石岛湾高温气冷堆示范工程无疑是一块金字招牌，让我国在核电技术研发和应用领域，实现了从跟跑、并跑到领跑世界的跨越。“十四五”期间，我国在运、在建以及核准待建核电规模世界第一，核电技术迈入世界先进国家行列，核电自主创新能力显著提升。“十五五”时期，我国还将全面增强自主创新能力。在新的征程上，中国核电产业将继续向新而行，创造更大的辉煌。