【科普】走近高温气冷堆燃料元件

高温气冷堆

        高温气冷堆以其固有安全性和高温热能在能源开发和利用方面的多用途性，被国际上作为第四代核能系统的优先研究开发对象。相比其它堆型，我国是世界上为数几个掌握了高温气冷堆技术并走在前列的国家。

        高温气冷堆之所以被称为是目前世界上固有安全性比较高的一种堆形，这主要是因为它使用的燃料元件为包覆颗粒能耐高温，并且作为慢化剂、堆芯结构材料和反射层材料的石墨具有很高的耐高温特性所决定的。

高温气冷堆燃料元件

        高温气冷堆燃料元件主要有球形燃料元件和柱状燃料元件两种类型。中核北方核燃料元件有限公司高温气冷堆燃料元件生产线主要生产球形燃料元件。球形燃料元件的主要特点是利用球的流动性，实现不必停堆就能完成装卸料。

        高温气冷堆球形燃料元件由燃料区和无燃料区构成，直径为60mm。燃料区是包覆燃料颗粒弥散在石墨基体里的直径约为50mm的球体，无燃料区是燃料区外厚度约5mm的石墨球壳，包覆燃料颗粒是TRISO型的，中心是陶瓷UO2核芯，外层从内向外依次是疏松热解碳层、内致密热解碳层、碳化硅层和外致密热解碳层。

高温气冷堆技术的发展

        气冷堆是世界上最早的反应堆堆型，20世纪40年代初期就被用来生产钚，后来发展成商用化动力堆。气冷堆的发展大致可分为四个阶段：镁诺克斯型气冷堆、改进型气冷型、高温气冷堆和模块式高温气冷堆。模块式高温气冷堆具有以下优点：

        1.安全性好，即在任何情况下都不会发生堆芯熔毁、放射性大量等严重事故。

        2.经济性好，即发电效率高和供热用途广泛。

        模块式高温气冷堆已成为国际高温气冷堆技术发展的主要方向。世界上第一座模块式高温气冷堆是我国清华大学核能与新能源技术研究院建设的10兆瓦高温气冷实验堆。

高温气冷堆核电站示范工程燃料元件生产线

        高温气冷堆核电站示范工程燃料元件生产线，是国家重大科技专项高温气冷堆核电站示范工程的重要项目，目的是保障华能山东石岛湾高温气冷堆示范电站的燃料元件供应，同时为今后我国建设商用模块式高温气冷堆核电厂需要的百万级数量球形燃料元件生产技术积累经验，加快提高我国核电技术自主化水平进程。

        生产线建于内蒙古包头市的中核北方核燃料元件有限公司，设计生产能力为年产30万个燃料球；建设周期计划为29个月，新建建筑面积11512m2，新增主要工艺（仪器）设备867台（套）。生产线以清华大学核能与新能源技术研究院具有自主知识产权的10MW高温气冷实验堆的球形燃料元件制造作为技术依托，建成后将成为世界上第一条工业规模的高温气冷堆球形燃料元件生产线。