12月6日，我国具有完全自主知识产权的国家科技重大专项——华能山东石岛湾高温气冷堆核电站示范工程在完成有关调试试验的基础上，顺利完成168小时持续运行考核，开始商业运行，标志着我国成为世界上第一个实现模块式高温气冷堆核电站商业运行的国家，也意味着清华核能科学家持续数十年知难而进、众志成城牵头研发的以固有安全为主要特征的先进核能技术，实现了从跟跑、并跑到领跑世界的跨越，并在第四代先进核能领域继续扩大领先。

华能山东石岛湾高温气冷堆核电站示范工程位于山东荣成，清华是技术研发主体，中国华能集团为工程建设营运主体，中国核工业集团为工程建设实施主体及燃料元件生产单位。示范工程中核岛设备15000余台套，世界首创型设备超过660台；配套建设了目前世界最大规模年产30万个燃料球的燃料元件生产线，以及10MW大型氦气工程试验回路等一系列试验设施。

国外没解决的问题中国解决了

由中国华能牵头，联合清华大学、中核集团共同建设，于 2012 年 12 月开工，2021 年 12 月首次并网发电，此次是在稳定电功率水平上正式投产转入商业运行。

华能山东石岛湾核电站集聚了设计研发、工程建设、设备制造、生产运营等产业链上下游 500 余家单位，先后攻克多项世界级关键技术，设备国产化率超 90%。核电站的商运投产，对促进我国核电安全发展、提升我国核电科技创新能力等具有重要意义和积极影响。

目前第四代核电技术有六种:①气冷快堆系统、②铅合金液态金属冷却快堆系统、 ③钍基熔盐反应堆系统、④液态钠冷却快堆系统、⑤超高温气冷堆系统、⑥超临界水冷堆系统。

尽管美国是最先倡议第四代核电技术的国家，并组建了第四代核电联盟，把中国排除在外，但是目前中国在第四代核电技术上己领先核电联盟国家，他们是雷声大，雨点小，中国是低头默默加油干。比如在第四代核电技术中，全球唯一的钍基熔盐堆核能系统、高温气冷堆、超临界水冷堆技术上，中国都取得了突破，在核心技术上都超越法国美国，不管是理论数据、实验成果、还是商用进度都遥遥领先。

2017年11月，中科院、甘肃省签署四代先进核能钍基熔盐堆战略合作框架协议。中国科学院先进核能创新研究院院长徐洪杰透露，我国已在实验室规模全面掌握这一全新领域的核心技术，相关产业链雏形基本形成，预计将于2030年后在全球率先实现商业应用。

钍基熔盐堆可以分为固态钍基熔盐堆和液态钍基熔盐堆，具备三个基本特征：一是利用钍基燃料，二是采用熔盐冷却，三是具有基于高温输出的核能综合利用系统。熔盐堆具有较高的安全性、可有效利用核资源和防止核扩散，再次，熔盐堆的热功率密度和发电效率高。最后，熔盐堆具有多样化的功能。熔盐堆不仅能够发电，还可产生高温工艺热，服务于工业制造。此外，熔盐堆还具有供热、煤气化、甲烷重整、制氢等功能。

其实熔盐堆的概念很早就提出了，压水堆概念的提出者，Alvin·Weinberg(美国橡树岭国家实验室(ORNL)的第一任主任),早在反应堆开发早期就提出了熔盐增殖堆的概念。美国也曾经开展了军事“空间核动力计划”，采用的堆型就是熔盐堆。ORNL在50年代就建成了熔盐增殖实验堆(MSRE)，并且满功率运行了5年，后期材料抗腐蚀技术方面出问题，无法解决金属容器抗腐蚀难题，随着美国核管会的核能战略已经改变，这使得工程不得不下马。后续相关研究主要停留在概念设计上。近些年美国才重新开始了对先进核能研究的支持，其中就包括熔盐堆。

50年来，美国人、德国人、日本人解决不了的问题，中国人解决了金属材料抗腐蚀性难题。

第四代核能系统实现热电联产

高温气冷堆采用氦气冷却，全陶瓷包覆颗粒燃料元件。模块式高温气冷堆采用模块式设计，确保反应堆不需要应急冷却也能够处于安全状态，被称为固有安全的反应堆。国际上开展了大量研究和设计工作，但一直没有成功建成商业电站。

上世纪80年代，以王大中院士为带头人的清华大学核研院团队将研究目标聚焦在实现反应堆固有安全的学术理念上。2000年，王大中、吴宗鑫带领团队建成了10兆瓦高温气冷实验堆（HTR-10）。在此基础上，2006年“高温气冷堆核电站”被列入国家科技重大专项，清华大学成为唯一牵头实施国家科技重大专项的高等学校，清华大学核研院院长张作义被任命为总设计师。

2021年，作为实现反应堆固有安全的带头人，王大中院士荣获国家最高科学技术奖。同年12月，高温气冷堆核电站示范工程实现首次并网发电，至今在调试过程中已累计发电3.5亿度。新的商业化高温气冷堆项目由中国核工业集团等企业牵头已经开始启动，商业化推广正在拉开序幕。

在国家科技重大专项支持下，我国建设了一个完整的新一代核电站的示范工程，规模相当于我国首台秦山核电站，突破了一大批 “0到1”核心关键技术。今年8-9月份，我国首次在石岛湾高温气冷堆核电站上，通过试验证明了核裂变能也能够实现固有安全，即不依靠人为干预和应急冷却，仅依靠自然定律，实现裂变反应堆的自然冷却，不会出现堆芯熔化。这标志着我国在实际建成的核电站上，在世界上首次验证了“固有安全的核裂变能”这一学术梦想。

模块式高温气冷堆在国际上被称为第四代核能系统，也被称为小型模块堆。清华大学研发并实现的模块式高温气冷堆技术可以提供300℃-500℃高参数工业蒸汽，实现热电联产。该技术采用标准化模块的概念，每个模块功率约10万千瓦。多个模块并联，可以形成20万千瓦和60万千瓦机组，在我国的工业蒸汽应用市场上已经具备商业竞争力。

中国核工业集团将高温气冷堆核能系统列入旗舰型产品序列。清华大学将与中国核工业集团、中国华能集团等有关产业集团加强合作，实现高温气冷堆的标准化系列化，成为助力我国及世界碳达峰碳中和的重大创新性产业。

全球核能发展的一大里程碑

在科技与创新的交汇点上，中国再次向世界展示了其在尖端科技领域的突破力量。12月6日，全球首台第四代核电机组正式投入商业运行。这是中国在核能领域的一次重大飞跃，也是全球核能发展的一大里程碑。

这一重大科技专项的标志性成果凝聚了无数科研人员的心血与智慧。从2012年12月正式开工到2021年12月首次实现并网发电，再到如今的商业运行，山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站经历了长达11年的科研与建设历程。这不仅体现了中国在核能领域的深厚技术积累，也展示了国家对于科技创新的坚定决心。

山东荣成石岛湾高温气冷堆示范工程装机容量为20万千瓦。作为国际公认的第四代先进核电技术，高温气冷堆最突出的优势在于其固有安全性。这一特性使得高温气冷堆在发电、热电冷联产及高温供热等领域具有广阔的商业化应用前景。在应对能源短缺、环境污染等问题上，高温气冷堆将发挥重要作用。

同时，高温气冷堆的推广应用将开启千亿级产业的大门。通过建设不同系列装机容量的核电机组，以满足不同地区用户的需求，高温气冷堆技术将推动中国核电产业的持续发展。根据规划，到2035年，中国在运和在建核电装机容量合计将达到2亿千瓦，核电发电量有望超过美国，核电占比将上升到10%左右。这将为中国的能源安全、经济发展以及环保事业带来重大影响。

此外，高温气冷堆的成功建设彰显了中国在核电装备制造能力方面的强大实力。中国已形成每年10台/套左右的百万千瓦级压水堆主设备制造能力，自主三代核电综合国产化率达到90%以上。这种强大的制造能力不仅为中国的核电事业提供了有力保障，也为全球的核能发展提供了新的可能性。

总的来说，山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站商业示范工程的成功投入商业运行，不仅是中国在核能领域的一次重大突破，也是全球核能发展的一大里程碑。这一成果展示了中国在科技创新和核能领域的深厚实力，预示着中国将在未来的核能领域中发挥更加重要的作用。

文章来源： 中国网，金寿京尤，敏锐梦想vMM