中國的第四代核電技術研發已走在全球前列，成功解決了歐美多年未能克服的技術難題。
石島灣核電站的突破性成就，展示了中國在核能領域的卓越創新能力和技術實力。
核能，作為人類目前掌握的最強大的能源形式，擁有巨大的未來發展潛力。
透過核分裂技術，我們已經實作了包括核武器、核動力和核能發電在內的多項套用。
展望未來，一旦人類成功掌握可控核聚變技術，這將可能引領整個人類文明進入一個全新的發展階段。
當前主流的第三代核電技術主要采用輕水堆發電系統。
盡管這種技術在全球範圍內廣泛套用，但其安全隱患不容忽視。
歷史上的蘇聯切爾諾貝爾核事故和日本福島核災難均凸顯了核電安全的重要性，引發了國際社會的廣泛關註和擔憂。
因此，開發更高效、更安全的第四代核電技術已成為全球的共識和迫切需求。
經過多年的不懈研發，盡管歐美國家未能取得顯著的技術進展，中國卻在該領域脫穎而出，成為全球第四代核電技術的領軍者。
第四代核電技術，中國後發先至
早在1999年，美國便首倡發展第四代核電技術，並在2000年領導成立了第四代核能系統國際論壇（GIF）。
第四代核能系統根據GIF的定義，必須具備以下四大特性：高效利用核能並最大限度減少核廢物；發電成本低於其他能源形式；具備卓越的安全性，核心損毀的風險極低；以及難以被轉化為核武器或被盜用。
為了實作更高的安全性、經濟性和效率，國際社會已經提出了多種潛在的先進反應堆設計，包括鈉冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、超臨界水堆、高溫氣冷堆以及熔鹽堆。
這些設計圍繞著提升核能技術的核心目標展開。
在先進核反應堆技術的探索中，鈉冷快堆和鉛冷快堆技術最初引領了研究潮流。
然而，這些技術的開發在全球範圍內遭遇了重大挑戰。
具體來說，2015年，俄羅斯的BN-1200鈉冷快堆專案被迫無限期擱置。
緊隨其後，2019年，歐洲的ASTRID鈉冷快堆專案也宣布暫停。
這些事件標誌著高速堆技術研發道路上的重大阻礙。
法國的ALFRED、歐盟的ELSY以及俄羅斯的BREST-300這三個采用鉛冷快堆技術的重大專案，其發展速度不及鈉冷快堆專案，技術突破仍顯遙遠。
2007年，中國正式加入國際先進核能系統論壇（GIF），明確將高溫氣冷堆和鈉冷快堆作為核心的研發方向。
緊接著在2008年，中國啟動了山東榮成市石島灣核電站的建設工程，該專案基於先進的高溫氣冷堆技術。
2012年，石島灣核電站開啟了其建設的新篇章。
這一重大工程由中國華能領銜，攜手清華大學及中核集團，匯聚了國內頂尖的科技實力與產業鏈資源。
在專案推進過程中，團隊不斷突破技術壁壘，成功實作了核心器材的自主研發，標誌著中國在核電技術領域邁出了重要一步。
2020年7月，隨著核電站進入偵錯階段，標誌著中國核電工業正勇闖一條無人曾走過的新路。
在這條探索的道路上，我們缺乏可供借鑒的經驗，面對的是各種可能出現的未知情況。
經過近30個月的持續奮鬥，工程科研團隊成功完成了超過700項精密偵錯試驗，對高溫氣冷堆技術進行了全面而深入的驗證，顯著推動了該技術的成熟與發展。
2023年12月，石島灣核電站順利投入商業執行。
自執行以來，該站已成功發電6.5億度電，充分展示了中國在第四代核電技術領域的全球領先地位，實作了技術創新的重大突破。
在石島灣核電站的建設與研發過程中，中國成功構建了一個涵蓋專利、技術標準、軟件著作權的獨立知識產權體系。
此外，我們還培養了一批精通高溫氣冷堆核電技術的專業人才，並建立了一套可復制、可推廣的標準化管理體系。
這些成就對全球核能的發展與利用具有深遠的影響。
石島灣核電站究竟搭載了哪些尖端科技？
石島灣核電站有多強？
第四代核電技術的顯著優勢在於其卓越的安全效能。
鑒於核能的巨大潛力，確保其執行在嚴格的安全邊界內至關重要，以避免潛在的災難性後果。
中國的高溫氣冷堆技術便是專門設計來優先解決這一關鍵問題。
在面對極端情況如停水停電、突發事故或自然災害時，即便所有器材失效且無工作人員在場，石島灣核電站仍能依靠其獨特的物理特性自行維持安全狀態，展現出其卓越的自主安全能力。
這種天然的安全性是如何實作的呢？
為了深入理解這一概念，我們首先需要掌握高溫氣冷堆的基本工作機制。
高溫氣冷堆技術主要涉及兩個核心要素：其一是「高溫」，其二是「氣冷」。
該技術透過使用惰性氣體——氦氣作為傳熱介質，從而實作熱能的有效傳遞，因此被稱為「氣冷」。
氦氣在核反應中扮演了至關重要的角色，它將核反應釋放的熱量高效傳遞至蒸汽發生器以發電。
氦氣能夠在高達750至950度的溫度下工作，因此被稱為「高溫」氣體。
這種氣體不僅能有效地傳導核能轉化成的熱能，還能在極高溫度下保持化學穩定，避免不必要的化學反應，展現出卓越的穩定性。
經過冷卻的氦氣將被迴圈回匯入爐心，以冷卻反應堆，從而形成一個封閉的迴圈系統，實作連續穩定的發電過程。
為確保反應堆的絕對安全，我們實施了三重防護措施。
首先，反應堆被一層能承受極高溫度的「盔甲」所包裹。
在這層堅固的石墨外殼內，裝有眾多拳頭大小的黑色燃料球。
每個燃料球中，密封著約12,000個直徑不到1毫米的微型燃料顆粒，確保了反應堆的高效與安全執行。
每個粒子被四層堅固的陶瓷「盔甲」所包裹，內藏的核燃料被嚴密保護。
這些多層耐高溫的防護層確保核燃料的安全，防止任何可能的泄漏。
第二道防線是反應堆的自穩定特性。
當溫度達到預設閾值時，反應堆將自動啟動「剎車」機制，降低反應功率，確保核反應始終在可控狀態下進行。
第三重防線特設於反應堆中，配備了先進的自動余熱排出系統。
此系統能在反應堆停止執行時自動啟動，無需外部器材的幹預。
它利用自然對流、熱傳導及熱輻射等物理機制，有效地將熱量自然散發，從而防止因高溫而導致的熔毀風險。
石島灣核電站采納了先進的模組化設計理念，每個獨立模組均配置有一個反應堆，其功率設計較低。
這種設計不僅確保了單個模組出現問題時不會影響到其他模組的正常執行，還大大提高了系統的可控性和安全性。
此外，這種模組化的布局使得電站能夠根據實際電力需求進行靈活調整，更有效地滿足不同時間和場合的電力供應需求。
石島灣核電站不僅致力於發電，還透過其產生的熱能實作了核能供暖。
今年，該站已成功與榮成市政供熱管網實作並網，為超過2000戶家庭提供了溫暖。
高溫氣冷堆技術在眾多領域展現出其廣泛的套用價值，包括制氫和同位素生產等。
透過與相關工業產業的協同，該技術助力構建了一個無汙染、零排放的清潔能源鏈條。
預計到2030年，中國的核電裝機容量將達到世界領先水平，屆時中國在核能利用領域將樹立全球典範，發揮日益重要的影響力。
