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高温气冷堆核电工程建设与内陆核电开发

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发布时间:2021-11-09    信息来源:中国华能

厂址资源拥有量是制约各核电集团未来装机规模以及产业发展规模的主要因素之一,而具备较好开发条件的核电厂址资源总量有限。经过30余年发展,较优质的沿海厂址已基本为各核电集团保有,为突破沿海厂址容量制约,除坚持勘察新的沿海厂址外,积极抢占和开发内陆核电厂址对新晋核电集团在中远期实现产业规模化发展尤为必要。

一、当前开发内陆核电的制约和未来趋势

三代压水堆核电技术极低的堆芯熔化概率并不能完全消除公众恐核情绪。相较于沿海核电站,公众对内陆核电站发生核事故及其危害后果的担忧更加强烈,公众接受度问题成为制约我国内陆核电开发的主要因素之一。考虑到相关利益团体可能对涉核项目进行炒作,加重公众担忧甚至引起社会不稳定,政府部门对开发内陆核电项目的态度也更为谨慎。

但核电作为一种安全、清洁、高效的能源,是我国能源转型发展的选择方向。2012年以来有关单位对内陆核电开发进行了多次深入研究和论证。2015年,21位两院院士评估论证认为华中地区内陆核电厂址安全性有保障。2020年,中国核能行业协会重大问题联合研究《我国内陆核电发展问题研究》的成果认为,稳步推进华中地区核电发展,对优化华中地区电源结构和促进长江经济带绿色发展具有重要和长远的意义。世界现有核电站中,内陆厂址占50%以上,从世界核电发展史和我国能源需求来看,发展内陆核电都是一种未来趋势。当前内陆核电重启虽尚无明确时间表,但未来10年值得期待。

二、高温气冷堆(HTR-PM)技术特点

1.固有安全性

HTR-PM采用耐高温的石墨作为慢化剂和堆芯结构材料,使用耐高温陶瓷型碳包覆颗粒球形燃料元件,同时石墨(碳)材料的负反馈效应能够确保反应堆在任何事故情况下安全停堆,确保堆芯最高温度始终在允许限值以下,从设计根本上消除了堆芯熔化和大规模放射性释放的可能性。

2.运行期间放射性流出物排放低

HTR-PM以化学惰性且不产生活化产物的氦气为冷却剂,日常运行期间放射性流出物排放量明显低于压水堆。与三代大型压水堆对比,经测算HTR-PM液态和固态放射性废物年排放量不足其十分之一。

3.厂外限制区域小

核电站周边须以反应堆为圆心设置非居住区、规划限制区和应急计划区(简称“三区”),对核电站选址有较大限制。其中压水堆核电站的应急计划区半径可达数十千米。由于HTR-PM具有固有安全性,按照事故条件下相同放射性剂量标准测算,技术上其“三区”半径均可大大缩小至500米以内。

4.水源条件要求低

HTR-PM事故热阱采用非能动的空气冷却,正常热阱可移植使用常规电厂空冷塔设计,且在应对事故工况时不需大量注水或排放放射性废液。对厂址周边水源条件要求较低,可在缺水少水地区建设。

可见,具有第四代核电技术特征的高温气冷堆(HTR-PM)以上典型技术优点,能够最大限度消除公众恐核根源,消除公众和政府部门对核电站可能影响周边发展的担忧,明显降低社会沟通成本,同时提高HTR-PM的选址灵活性。

三、HTR-PM在内陆核电开发中的有利作用

国家能源局表示,要持续提升三代核电技术,积极开展小堆、四代堆等新一代核电技术的研发示范。小堆、四代堆是核能技术发展的一个重要方向,已成为当前核能领域的技术研发热点。HTR-PM作为四代小堆研究应用中较为成熟的一种堆型,符合国家核电发展政策导向,具有较强发展驱动力。

另一方面,反应堆设计拥有足够的安全性,并使社会公众相信并认可这种安全性是内陆核电站得以顺利获批建设的两个关键条件,HTR-PM同时满足以上两个安全条件的基础。

在以上前提下,利用HTR-PM突破内陆核电开发可以做三点设想:

1.HTR-PM技术特点容易消除社会公众恐核情绪,容易被社会公众及地方政府接受,或可首先取得内陆核电建设启动的重大突破。

2.HTR-PM项目社会沟通难度和成本较低,容易在相对较短时间内取得当地公众和政府支持,从而在抢占优良条件内陆厂址方面取得优势。

3.HTR-PM的建设和运营能够有效加深当地公众对核电安全性、清洁性的认知,有效改善和提升当地公众对核电项目的接受度。

四、华能集团的机遇和条件

内陆核电发展符合未来趋势,虽然目前放开时机仍不明朗,但恰好给予华能集团较为充足的时间进行备选厂址勘察、项目可行性研究、公众及政府沟通、项目申报等准备工作,使华能集团有机会赶超成为发展内陆核电的先行者。

1.已取得建设、运营大型核电项目资质

在现有石岛湾、霞浦、昌江三个核电基地的基础上,为继续开拓新厂址、新项目提供了必要条件。

2.具备开发HTR-PM的技术优势

石岛湾HTR-PM示范工程发电在即,表明HTR-PM技术已基本成熟。华能集团在HTR-PM建设过程中与设计方建立了较为密切的合作关系,并通过参与课题研究、设备建造、技术攻关等方式在系统设计优化、调试及运维技术、高温堆人才培训等方面积累了较强技术能力和丰富经验,有利于HTR-PM项目后续推广开发。

五、需加强的有关工作

以HTR-PM为突破口争取内陆核电开发优势还应加强以下几方面工作:

1.加大HTR-PM技术攻关和知识产权保护力度

一是针对HTR-PM示范工程现存技术问题积极组织开展自主攻关,提升HTR-PM技术问题解决能力;二是尽快完成HTR-PM系统调试、运行和维修技术、培训等的标准体系建设,加强在HTR-PM调试、运行、维修、培训等方面的主导作用;三是依托华能高温堆技术研究中心积极开展HTR-PM核心技术研究,在HTR-PM系统设计和技术优化、关键设备研发方面取得一定自主成果;四是加强对自研技术的知识产权保护,确保在HTR-PM建设过程和后续研究中形成的自有科研成果得到有效保护和合理利用。

2.积极参与核能行业模块化小堆开发和内陆核电建设可行性研究

以内陆HTR-PM开发为重点进行研究和论证,力求在内陆HTR-PM建设适用的安全要求和法规标准、执照申请关键问题、“三区”划分和应急体系、经济性和公众沟通等方面形成领先研究成果,在促进首个内陆核电项目审批的同时,提高在HTR-PM适用的法规、标准体系制定中的话语权。

3.积极开展内陆厂址的选址、保护和开发前期工作

一方面积极开展内陆备选厂址选址工作,甄选优良条件内陆厂址资源;另一方面提前开展当地公众沟通和政府交流,表达项目开发意向,取得厂址所在地政府、公众、舆论对华能集团的支持,确保在国家放开内陆核电项目建设后能够立即投入厂址开发。

文字:核电公司 史在 吕华权