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從實(shí)驗(yàn)室到全球首創(chuàng)：中國核電的逆襲

高溫氣冷堆不僅安全，還高效無比。

其熱效率達(dá)43%，高于第三代核電站的33–35%，以更少燃料產(chǎn)生更多電力，顯著降低能源成本。高溫氣冷堆的多用途性同樣令人矚目，除發(fā)電外，它還能提供高溫蒸汽，理論上支持制氫、石油化工和海水淡化等工業(yè)應(yīng)用。2024年，石島灣核電站為1850戶居民提供約19萬平方米的清潔供暖，展現(xiàn)了核能在民用領(lǐng)域的潛力。制氫和海水淡化應(yīng)用正在研發(fā)中，預(yù)計(jì)2030年前實(shí)現(xiàn)示范運(yùn)行。

高溫氣冷堆的模塊化設(shè)計(jì)是其另一優(yōu)勢。小型反應(yīng)堆可在工廠預(yù)制后運(yùn)往現(xiàn)場組裝，建設(shè)周期僅4–5年，靈活適應(yīng)中小型電站需求。無論是偏遠(yuǎn)地區(qū)還是工業(yè)重鎮(zhèn)，高溫氣冷堆都能為能源轉(zhuǎn)型注入活力。

石島灣高溫氣冷堆的成功源于數(shù)十年的積累。1970年代，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院開始探索高溫氣冷堆技術(shù)。2000年，10兆瓦HTR-10實(shí)驗(yàn)堆建成，為高溫氣冷堆奠定基礎(chǔ)。2008年，高溫氣冷堆被列入國家重大科技專項(xiàng)，2012年石島灣示范工程開工。借鑒德國球床堆和美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究，中國實(shí)現(xiàn)約90%的技術(shù)自主化。2021年8月，高溫氣冷堆獲國家核安全局運(yùn)營許可證，同年12月首臺反應(yīng)堆并網(wǎng)發(fā)電，2023年12月完成168小時滿功率運(yùn)行，正式商運(yùn)。

中國核電建設(shè)速度全球領(lǐng)先。截至2025年，約27座核反應(yīng)堆在建，平均建設(shè)周期約7年，優(yōu)于全球平均水平。低息融資、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和全國協(xié)調(diào)的戰(zhàn)略使高溫氣冷堆領(lǐng)先西方10–15年，美國和歐洲的類似技術(shù)預(yù)計(jì)2030年代初商用。

石島灣高溫氣冷堆的成功重塑了全球核電格局。中國計(jì)劃到2035年新建約100–150座核反應(yīng)堆，裝機(jī)容量達(dá)2億千瓦，規(guī)模遠(yuǎn)超其他國家。通過“一帶一路”倡議，中國核電技術(shù)已出口至阿根廷（華龍一號）和巴基斯坦（恰希瑪核電站），并在土耳其等地洽談合作。

盡管石墨反射層壽命和安全殼設(shè)計(jì)曾引發(fā)討論，但清華大學(xué)通過輻照測試和模擬驗(yàn)證了其可靠性。MIT核科學(xué)與工程系教授Jacopo Buongiorno在接受CNBC采訪時明確表示：中國目前是核電技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際領(lǐng)導(dǎo)者。

中國正計(jì)劃在石島灣擴(kuò)建18座高溫氣冷堆，進(jìn)一步鞏固第四代核電技術(shù)的領(lǐng)先地位。

同時，中國正在研發(fā)更大規(guī)模的HTR-PM600，設(shè)計(jì)為六個HTR-PM反應(yīng)堆模塊驅(qū)動一個650兆瓦渦輪機(jī)，目前正進(jìn)行可行性研究，候選部署地點(diǎn)包括浙江三門、江西瑞金、福建霞浦、福建萬安和廣東白安等地。

國際“第四代核電國際論壇”定義了六大先進(jìn)核反應(yīng)堆技術(shù)：高溫氣冷堆（VHTR）、鈉冷快堆（SFR）、鉛冷快堆（LFR）、氣冷快堆（GFR）、熔鹽堆（MSR）和超臨界水冷堆（SCWR）。這些技術(shù)以高安全性、燃料高效利用和多用途性為目標(biāo)，代表核能的未來方向。

中國除了在高溫氣冷堆（HTR-PM）領(lǐng)域已取得全球領(lǐng)先地位，在其他第四代堆型上，中國同樣進(jìn)展顯著。

鈉冷快堆（SFR）的福建霞浦CFR-600項(xiàng)目，由中國核工業(yè)集團(tuán)（CNNC）主導(dǎo)，2017年開工，預(yù)計(jì)2026年并網(wǎng)發(fā)電。這座600兆瓦示范快堆采用閉合燃料循環(huán)，鈾資源利用率可達(dá)60%以上，并通過焚燒核廢料減少長期放射性。CFR-600基于中國實(shí)驗(yàn)快堆（CEFR）約15年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)較為成熟，未來計(jì)劃建設(shè)1000兆瓦的CFR-1000，推動商業(yè)化。

2017年12月29日，中核集團(tuán)在福建省霞浦縣宣布示范快堆工程土建開工。 圖自中核集團(tuán)

熔鹽堆（MSR）的甘肅武威TMSR-LF1（2兆瓦）由中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所研發(fā)，2024年實(shí)現(xiàn)低功率運(yùn)行，驗(yàn)證不停機(jī)換料設(shè)計(jì)，成為全球首座運(yùn)行的釷基熔鹽堆。其低壓運(yùn)行和高安全性為釷燃料循環(huán)開辟新路徑，計(jì)劃2030年建成10兆瓦示范堆，2040年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

鉛冷快堆（LFR）的CLEAR項(xiàng)目由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院推進(jìn)，10兆瓦CLEAR-I實(shí)驗(yàn)堆已完成非核測試，驗(yàn)證鉛鉍冷卻劑安全性。LFR以高沸點(diǎn)和模塊化設(shè)計(jì)適合小型電網(wǎng)，計(jì)劃2030年前建成示范堆。

氣冷快堆（GFR）尚在理論研究階段，清華大學(xué)探索高溫氦氣冷卻和快中子譜結(jié)合，計(jì)劃2030–2040年建實(shí)驗(yàn)堆。

超臨界水冷堆（SCWR）由上海核工程研究設(shè)計(jì)院研發(fā)，1700兆瓦概念設(shè)計(jì)完成，預(yù)計(jì)2035年建實(shí)驗(yàn)堆，憑借40%以上的熱效率成為壓水堆升級版。

這些技術(shù)的優(yōu)勢在于：高安全性（被動冷卻、低壓運(yùn)行）、燃料可持續(xù)性（閉合循環(huán)、釷燃料）和多用途性（制氫、海水淡化、工業(yè)供熱）。

中國通過國家重大科技專項(xiàng)和“一帶一路”倡議，加速示范項(xiàng)目建設(shè)，與美國、俄羅斯等國在GIF框架下合作，攻克材料和燃料難題。未來，中國核電裝機(jī)容量將達(dá)2035年的2億千瓦，第四代技術(shù)將推動碳中和目標(biāo)，鞏固中國在全球核電領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，點(diǎn)亮綠色能源的未來。

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