中国攻克第四代核电核心技术 世界领先(组图)

　　柄家科技重大专项高温气冷堆核电站示范工程（htr-pm）的核心装备——主氦风机试验样机，已于本月初在上海电气集团鼓风机厂通过业内专家评审和鉴定。这是世界上第一台采用电磁轴承的大功率主氦风机，大量采用了创新技术，无论功率还是技术水平都处于世界领先水平，标志着中国已攻克世界高温气冷堆先进核电技术研发中的主要技术难关。在未来，这一主氦风机将被安装在位于山东省荣成市的华能石岛湾核电厂，该核电站将是世界第一座具有第四代核电特征的高温气冷堆核电站。

　　现场考察的专家组

　　主氦风机顶部

　　主氦风机试验台

　　世界主要高温气冷堆风机性能对比图

　　石岛湾核电厂想象图

　　斑温气冷堆具有温度高、用途广等特点，其固有特性决定此类堆型可以避免类似于日本福岛核事故的堆芯熔化、放射性大量释放的重大事故，曾被美国麻省理工大学专家认定为21世纪美国乃至世界核电站最有发展前景的堆型，国内外对此种技术都非常重视。在高温气冷堆研究领域，中国已经走在了世界的最前沿。

　　斑温气冷堆核电站示范工程（htr-pm，high-temperature gas-cooled reactor pebble-bed module）是在“863”项目“iomw高温气冷实验堆”的基础上发展的高温气冷堆核电站示范电站，也是《国家中长期科技发展规划纲要(2006~2020)》确定的 16 个重大专项之一。作为高温气冷堆的关键设备之一，主氦风机被安装在一回路内部蒸汽发生器输出端，是核反应堆一回路系统唯一的能动设备。

　　htr-pm的主氦风机工程样机由清华大学核能与新能源技术研究院负责总体技术并提供电磁轴承，同时负责整机调试及试验；佳木斯电机公司则负责电机，上海电气鼓风机厂负责叶轮及整机总装和试验平台，中核能源公司负责项目管理和质保。整个团队在研制过程中解决了多个重大技术问题，它的研制成功是先进核能技术协同创新的重大成果。

　　清华大学核研院院长张作义介绍说，主氦风机的功能相当于压水堆核电站的“主泵”。在工作中，htr-pm的主氦风机将氦气加压到70个大气压后作为冷却剂，将反应堆堆芯产生的热量带走。随后氦气流经蒸汽发生器，再次加压后返回反应堆堆芯，从而实现能量交换。由于氦气的惰性特点，当杂质保持足够低的水平时，冷却剂不会造成对反应堆内燃料元件和其它构件的化学侵蚀。氦气不吸收中子，也没有显著的反应性效应。氦气的这些特点，使得由于冷却剂产生的废物量也相对少。

　　htr-pm主氦风机运行功率4500千瓦，工作温度250℃，以纯氦为工作介质。该主氦风机为大型立式高速变频机组，在国际上还没有容量相当、结构相似的产品，突破了大型立式机组的转速范围和结构型式。

　　值得一提的是，这一主氦风机是世界上第一台采用电磁悬浮轴承的反应堆设备。这一电磁轴承由清华大学核能与新能源技术研究院自主研发，于2008年正式立项，2009年底完成总体设计，是持续10年的“863” 项目科技攻关成果。整个风机转子重量约4吨，由电磁悬浮轴承支承，实现非接触无摩损运行，不需要润滑油系统。

　　据报道，主氦风机工程机样机于2010年在上海开始制造，2013年10月完成主氦风机出厂试验平台，为主氦风机样机的各项试验提供了条件保障，2013年11月底在上海鼓风机厂开始样机总装并开展各种试验，2014年6月完成第三次总装。今年7月16日21时，主氦风机工程样机在上海电气鼓风机厂完成了100小时热态满功率连续运行考验。

　　清华大学核研院院长张作义介绍说，主氦风机样机的研制解决了多个重大技术问题，如主氦风机整机的总体设计，大型氦气置入式立式高速电动机的研制，电磁悬浮轴承支撑的转子动力学分析，高性能叶轮的研制，大电流、高压差、高电压一回路边界电气贯穿件的研制，风机球阀的研制等。

　　2012年12月9日，htr-pm工程下的世界第一座第四代核电站在山东省荣成市的华能石岛湾核电厂开工建设。这座核电站采用了20万千瓦级高温气冷堆，预计2017年底并网发电，本次通过业内专家评审和鉴定的主氦风机，也将被安装在这座有着世界先进水平的核电站。