近日，我國核動力研究設(shè)計(jì)院副總工程師肖澤軍透露，我國超臨界水冷堆技術(shù)研發(fā)第一階段(基礎(chǔ)技術(shù)研究)研發(fā)目標(biāo)已完成，提出了超臨界水冷堆總體技術(shù)路線，完成了中國百萬千瓦超臨界水冷堆CSR1000總體設(shè)計(jì)方案和材料選型方案。同時(shí)還完成了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)研究，初步構(gòu)建了設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究平臺體系。據(jù)悉，超臨界水堆是世界核電強(qiáng)國爭相研制的第四代核電技術(shù)之一，與我國此前向美國西屋公司引進(jìn)的AP1000壓水堆相比領(lǐng)先一代。據(jù)悉，超臨界水堆核電技術(shù)的最大優(yōu)勢是造價(jià)低廉，同等功率的3座第三代反應(yīng)堆的價(jià)格相當(dāng)于4座超臨界水冷堆。同時(shí)超臨界水堆的安全性也比現(xiàn)有反應(yīng)堆有很大的提高，具備自循環(huán)能力，不會出現(xiàn)堆芯融化等惡性事故。

　　超臨界堆與各種老式水冷反應(yīng)堆對比圖，其最主要優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單，大幅降低成本，同時(shí)提高安全性

　　這一技術(shù)與我國目前正在努力推進(jìn)的超臨界、超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)有一定繼承性。部分媒體解讀認(rèn)為此型反應(yīng)堆可用于未來航母動力。不過，據(jù)了解，這一技術(shù)將主要用于工業(yè)發(fā)電，在體積重量等方面并不能完全滿足軍艦使用的要求。

　　據(jù)報(bào)道，今年5月20日，中國政府簽署了加入第四代核能系統(tǒng)國際論壇(GIF)超臨界水冷堆(SCWR)系統(tǒng)安排協(xié)議, 完成了加入GIF SCWR的全部法律程序，正式成為其成員，并隨之參與國際超臨界水冷堆技術(shù)研發(fā)。

　　信息顯示，加入GIF SCWR標(biāo)志著由核動力院牽頭、協(xié)調(diào)組織國內(nèi)相關(guān)單位代表中國參加第四代核能系統(tǒng)國際論壇超臨界水冷堆系統(tǒng)獲得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。我國今后將不再以觀察員的身份參加該系統(tǒng)的相關(guān)活動，而是參加GIF框架下的相關(guān)超臨界水冷堆研發(fā)活動。

　　除已收獲成果的第一階段研發(fā)工作，超臨界水冷堆技術(shù)路線圖中還有四個(gè)階段的發(fā)展，且一直持續(xù)到2025年。四個(gè)階段包括2014年-2017年實(shí)施技術(shù)研發(fā)第二階段，2017年-2021年進(jìn)行工程技術(shù)研發(fā)，2019年-2023年進(jìn)行工程實(shí)驗(yàn)堆設(shè)計(jì)建造，2022年-2025年進(jìn)行百萬千瓦級超臨界水冷堆標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究。

　　“基于熱工水力及材料初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果、設(shè)計(jì)分析及初步可行性研究，提出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的中國超臨界水冷堆CSR1000總體設(shè)計(jì)方案，確定了總體技術(shù)參數(shù)，獲得了初步可行性的堆結(jié)構(gòu)、堆芯和燃料組件設(shè)計(jì)。”肖澤軍介紹了目前研發(fā)進(jìn)展中的第二個(gè)標(biāo)志性成果。

　　就下一步的研發(fā)計(jì)劃，肖澤軍透露，在技術(shù)研發(fā)的第二階段(關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)階段)，將全面掌握超臨界水冷堆設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)方法，完成CSR1000的工程實(shí)驗(yàn)堆的設(shè)計(jì)研究;完成堆外實(shí)驗(yàn)、材料優(yōu)化及工程應(yīng)用堆外性能、燃料元件輻照考驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān);完成包殼和堆內(nèi)構(gòu)件材料入隊(duì)輻照考驗(yàn)。

　　記者了解到，超臨界水冷堆是一種高溫高壓水冷反應(yīng)堆，其本質(zhì)是運(yùn)行在臨界點(diǎn)(22.1兆帕，374攝氏度)之上的輕水堆。與常規(guī)水冷堆相比，具有熱效率高、系統(tǒng)配置簡單、功率規(guī)模大、主設(shè)備和反應(yīng)堆廠房尺寸小、技術(shù)基礎(chǔ)好等優(yōu)點(diǎn)，受到國際上的關(guān)注和重視。美國、日本、加拿大、德國、法國、俄羅斯、韓國等從本世紀(jì)初開始就相繼開展了該技術(shù)的研究開發(fā)。

　　據(jù)肖澤軍介紹，核動力院2003年便開始超臨界水冷堆技術(shù)跟蹤研究。2006年全面啟動研究工作，成立了項(xiàng)目管理辦公室和專家組并組建了研究團(tuán)隊(duì)。2009年11月，國防科工局正式批準(zhǔn)了其申報(bào)的“超臨界水冷堆技術(shù)研發(fā)(第一階段)”項(xiàng)目立項(xiàng)。2010年，核動力院聯(lián)合國內(nèi)多家高校和科研機(jī)構(gòu)，廣泛開展超臨界水冷堆技術(shù)協(xié)作。其中參與單位包括了西安交通大學(xué)、清華大學(xué)、南華大學(xué)、武漢大學(xué)、西南交通大學(xué)、西南電力設(shè)計(jì)院及東方汽輪機(jī)廠等。

　　2013年12月12日，超臨界水冷堆技術(shù)研發(fā)(第一階段)通過了國防科工局組織的驗(yàn)收。驗(yàn)收結(jié)論稱，該項(xiàng)目按照批復(fù)全面完成了研究內(nèi)容，達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)獲得了創(chuàng)新性的研究成果，實(shí)現(xiàn)了研究目標(biāo)。

　　而在國際合作方面，我國已與俄羅斯、加拿大、日本簽署了超臨界水冷反應(yīng)堆雙邊合作計(jì)劃。“目前受IAEA邀請，正在申請加入IAEA新開的SCWR-CRP(超臨界水堆聯(lián)合研究計(jì)劃)項(xiàng)目。”肖澤軍稱。

　　據(jù)中國核能行業(yè)協(xié)會信息顯示，超臨界水冷堆研究也是科技部“973計(jì)劃”的重要重要內(nèi)容。包括核動力院、復(fù)旦大學(xué)等在內(nèi)的國內(nèi)多家高等院校和科研單位先后聯(lián)合承擔(dān)了“973計(jì)劃”中的《超臨界水冷堆關(guān)鍵科學(xué)問題基礎(chǔ)研究》《中歐超臨界水冷堆燃料驗(yàn)證項(xiàng)目》和《超臨界水冷堆技術(shù)研發(fā)》等項(xiàng)目，開展了《超臨界水冷堆核能系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)研究》《超臨界水冷堆試驗(yàn)與試驗(yàn)相關(guān)技術(shù)研究》和《超臨界水冷堆材料研究》等，一批重要研究成果為我國超臨界水堆的后續(xù)研發(fā)工作奠定了基礎(chǔ)。

　　擴(kuò)展閱讀：

　　超臨界水堆的優(yōu)缺點(diǎn)

　　2001年1月美國能源部倡議成立了第四代核能國際論壇(GIF)，共同研究、開發(fā)第四代核能技術(shù)。目前共有10個(gè)國家包括美國、法國、日本、英國、加拿大、阿根廷、南非、巴西、韓國、瑞士，以及歐洲原子能共同體加入了該論壇。GIF經(jīng)過多次討論，明確第四代反應(yīng)堆應(yīng)在確保安全可靠的基礎(chǔ)上，力爭提高其經(jīng)濟(jì)性和核燃料的增值和節(jié)約，并在2002年5月的巴黎會上選定了6種堆型作為未來第四代反應(yīng)堆的發(fā)展方向。這6種堆型為：氣冷快堆(GFR);鉛冷快堆(LFR);熔鹽反應(yīng)堆(MSR);鈉冷快堆(SFR);超臨界水堆(SCWR);超高溫氣冷堆(VHTR)。

　　超臨界水堆(SCWR)有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1.在上述6種堆型中只有超臨界水堆采用水作為慢化劑和冷卻劑，水是便于取得和便宜的物質(zhì)，且其化學(xué)、物理性質(zhì)清楚。我國的核電站絕大多數(shù)采用壓水堆，其用水的經(jīng)驗(yàn)均可借鑒。

　　2.由于超臨界水堆在250大氣壓下工作，其出口溫度可達(dá)500℃以上，故可將目前壓水堆核電廠的凈熱效率從～33%提高到～44%以上。

　　3.由于熱效率提高～11%，可節(jié)省核燃料～25%，亦即3個(gè)百萬級壓水堆的核裝料可裝4個(gè)百萬級超臨界水堆。

　　4.將超臨界水堆SCWR的堆芯緊湊化布置，即可轉(zhuǎn)化為快中子堆，具有靈活性。

　　5.具有固有安全性，無論發(fā)生什么故障都可以得到安全控制。

　　6.一回路系統(tǒng)最為簡化，取消了壓水堆中的主蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主循環(huán)泵，由超臨界水經(jīng)過減壓后向主汽輪機(jī)直接供氣。

　　7.堆芯設(shè)計(jì)將采用我國具有專利權(quán)的《套管燃料組件的超臨界水反應(yīng)堆》，以簡化堆芯設(shè)計(jì)工作，并節(jié)省堆結(jié)構(gòu)材料。

　　8.超臨界水推的幾個(gè)輔助安全系統(tǒng)完全可以利用我國國核技已引進(jìn)的AP-1000核電廠的非能動技術(shù)。

　　9.可以充分利用我國超臨界火電廠的技術(shù)，簡單說，將反應(yīng)堆替代超臨界鍋爐即為超臨界核電廠。

　　自1980年以來，我國已引進(jìn)和國產(chǎn)化建成超臨界和超超臨界火電機(jī)組共38臺，單機(jī)容量分別為30萬Kw、50萬 Kw、80萬Kw、90萬Kw、100萬Kw等共8種型號。這說明我國的超臨界技術(shù)已相當(dāng)成熟。

　　10.具有強(qiáng)勁的經(jīng)濟(jì)競爭性：據(jù)GIF估計(jì)，百萬千瓦級超臨界水堆核電站的造價(jià)(當(dāng)時(shí)價(jià))約為900$/kW;毆共體估計(jì)為1000毆元/千瓦;我國2×90萬千瓦超臨界火電廠的比投資(建成價(jià))為5900元/千瓦(含脫S、NOx)。由于一臺反應(yīng)堆的造價(jià)要比一臺鍋爐的造價(jià)貴，故2臺百萬千瓦級的超臨界核電站的比投資～9000元/千瓦。