近日，我國核動力研究設計院副總工程師肖澤軍透露，我國超臨界水冷堆技術研發第一階段(基礎技術研究)研發目標已完成，提出了超臨界水冷堆總體技術路線，完成了中國百萬千瓦超臨界水冷堆CSR1000總體設計方案和材料選型方案。同時還完成了關鍵技術基礎研究，初步構建了設計與實驗研究平臺體系。據悉，超臨界水堆是世界核電強國爭相研制的第四代核電技術之一，與我國此前向美國西屋公司引進的AP1000壓水堆相比領先一代。據悉，超臨界水堆核電技術的最大優勢是造價低廉，同等功率的3座第三代反應堆的價格相當于4座超臨界水冷堆。同時超臨界水堆的安全性也比現有反應堆有很大的提高，具備自循環能力，不會出現堆芯融化等惡性事故。

　　超臨界堆與各種老式水冷反應堆對比圖，其最主要優勢是結構簡單，大幅降低成本，同時提高安全性

　　這一技術與我國目前正在努力推進的超臨界、超超臨界燃煤發電技術有一定繼承性。部分媒體解讀認為此型反應堆可用于未來航母動力。不過，據了解，這一技術將主要用于工業發電，在體積重量等方面并不能完全滿足軍艦使用的要求。

　　據報道，今年5月20日，中國政府簽署了加入第四代核能系統國際論壇(GIF)超臨界水冷堆(SCWR)系統安排協議, 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研發。

　　信息顯示，加入GIF SCWR標志著由核動力院牽頭、協調組織國內相關單位代表中國參加第四代核能系統國際論壇超臨界水冷堆系統獲得了實質性進展。我國今后將不再以觀察員的身份參加該系統的相關活動，而是參加GIF框架下的相關超臨界水冷堆研發活動。

　　除已收獲成果的第一階段研發工作，超臨界水冷堆技術路線圖中還有四個階段的發展，且一直持續到2025年。四個階段包括2014年-2017年實施技術研發第二階段，2017年-2021年進行工程技術研發，2019年-2023年進行工程實驗堆設計建造，2022年-2025年進行百萬千瓦級超臨界水冷堆標準設計研究。

　　“基于熱工水力及材料初步實驗結果、設計分析及初步可行性研究，提出了具有自主知識產權的中國超臨界水冷堆CSR1000總體設計方案，確定了總體技術參數，獲得了初步可行性的堆結構、堆芯和燃料組件設計。”肖澤軍介紹了目前研發進展中的第二個標志性成果。

　　就下一步的研發計劃，肖澤軍透露，在技術研發的第二階段(關鍵技術攻關階段)，將全面掌握超臨界水冷堆設計技術和設計方法，完成CSR1000的工程實驗堆的設計研究;完成堆外實驗、材料優化及工程應用堆外性能、燃料元件輻照考驗裝置設計等關鍵技術攻關;完成包殼和堆內構件材料入隊輻照考驗。

　　記者了解到，超臨界水冷堆是一種高溫高壓水冷反應堆，其本質是運行在臨界點(22.1兆帕，374攝氏度)之上的輕水堆。與常規水冷堆相比，具有熱效率高、系統配置簡單、功率規模大、主設備和反應堆廠房尺寸小、技術基礎好等優點，受到國際上的關注和重視。美國、日本、加拿大、德國、法國、俄羅斯、韓國等從本世紀初開始就相繼開展了該技術的研究開發。

　　據肖澤軍介紹，核動力院2003年便開始超臨界水冷堆技術跟蹤研究。2006年全面啟動研究工作，成立了項目管理辦公室和專家組并組建了研究團隊。2009年11月，國防科工局正式批準了其申報的“超臨界水冷堆技術研發(第一階段)”項目立項。2010年，核動力院聯合國內多家高校和科研機構，廣泛開展超臨界水冷堆技術協作。其中參與單位包括了西安交通大學、清華大學、南華大學、武漢大學、西南交通大學、西南電力設計院及東方汽輪機廠等。

　　2013年12月12日，超臨界水冷堆技術研發(第一階段)通過了國防科工局組織的驗收。驗收結論稱，該項目按照批復全面完成了研究內容，達到了技術指標獲得了創新性的研究成果，實現了研究目標。

　　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堆雙邊合作計劃。“目前受IAEA邀請，正在申請加入IAEA新開的SCWR-CRP(超臨界水堆聯合研究計劃)項目。”肖澤軍稱。

　　據中國核能行業協會信息顯示，超臨界水冷堆研究也是科技部“973計劃”的重要重要內容。包括核動力院、復旦大學等在內的國內多家高等院校和科研單位先后聯合承擔了“973計劃”中的《超臨界水冷堆關鍵科學問題基礎研究》《中歐超臨界水冷堆燃料驗證項目》和《超臨界水冷堆技術研發》等項目，開展了《超臨界水冷堆核能系統設計及相關技術研究》《超臨界水冷堆試驗與試驗相關技術研究》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研發工作奠定了基礎。

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　　超臨界水堆的優缺點

　　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、開發第四代核能技術。目前共有10個國家包括美國、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經過多次討論，明確第四代反應堆應在確保安全可靠的基礎上，力爭提高其經濟性和核燃料的增值和節約，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堆的發展方向。這6種堆型為：氣冷快堆(GFR);鉛冷快堆(LFR);熔鹽反應堆(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)有以下優點：

　　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，且其化學、物理性質清楚。我國的核電站絕大多數采用壓水堆，其用水的經驗均可借鑒。

　　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%，可節省核燃料～25%，亦即3個百萬級壓水堆的核裝料可裝4個百萬級超臨界水堆。

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

　　5.具有固有安全性，無論發生什么故障都可以得到安全控制。

　　6.一回路系統最為簡化，取消了壓水堆中的主蒸汽發生器、穩壓器、主循環泵，由超臨界水經過減壓后向主汽輪機直接供氣。

　　7.堆芯設計將采用我國具有專利權的《套管燃料組件的超臨界水反應堆》，以簡化堆芯設計工作，并節省堆結構材料。

　　8.超臨界水推的幾個輔助安全系統完全可以利用我國國核技已引進的AP-1000核電廠的非能動技術。

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

　　自1980年以來，我國已引進和國產化建成超臨界和超超臨界火電機組共38臺，單機容量分別為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已相當成熟。

　　10.具有強勁的經濟競爭性：據GIF估計，百萬千瓦級超臨界水堆核電站的造價(當時價)約為900$/kW;毆共體估計為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)為5900元/千瓦(含脫S、NOx)。由于一臺反應堆的造價要比一臺鍋爐的造價貴，故2臺百萬千瓦級的超臨界核電站的比投資～9000元/千瓦。

　　目前我國正在建設中的核電廠的比投資為：高溫氣冷堆為16000元/千瓦;方家山改進型壓水堆2×100萬千瓦為13000元/千瓦w。

　　由此可見，超臨界水核電廠比上述核電廠分別便宜～70%、～44%。3臺百萬千瓦級的造價可建造4臺百萬千瓦級的超臨界水核電廠。

　　綜上所述，可見SCWR具有經濟性、安全可靠性、節省鈾資源，有利于可持續發展。

　　目前超臨界堆的主要難點在于：

　　1、反應堆壓力容器制造。以百萬kW級的反應堆為例，在250大氣壓下工作，其壓力容器的高度～13m，筒體段外徑4m，壁厚～35cm，目前只有俄羅斯、韓國、日本能制造，需考慮合作生產或外購。

　　2、需研制堆內構件熱絕緣材料。

　　3、需研制設備密封材料，解決三漏(水、汽、油)問題。

　　4、需進行包覆顆粒燃料的制備試驗、耐腐蝕試驗、水力試驗、堆內考驗、零功率試驗等。

　　5、需開展安全性分析、穩定性分析和控制等。

　　中國超超臨界火電技術發展

　　火電廠超超臨界機組和超臨界機組指的是鍋爐內工質的壓力。鍋爐內的工質都是水，水的臨界參數是:22.064MPa、373.99℃[2] ;在這個壓力和溫度時，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點，爐內工質壓力低于這個壓力就叫亞臨界鍋爐，大于這個壓力就是超臨界鍋爐，爐內蒸汽溫度不低于593℃或蒸汽壓力不低于31 MPa被稱為超超臨界。

　　從國際及國內已建成及在建的超臨界或超超臨界機組的參數選擇情況來說，只要鍋爐參數在臨界點以上，都是超臨界機組。但對超臨界和超超臨界機組并無嚴格的界限，只是參數高了多少的一個問題，目前國內及國際上一般認為只要主蒸汽溫度達到或超過600℃，就認為是超超臨界機組。

　　超臨界、超超臨界火電機組具有顯著的節能和改善環境的效果，超超臨界機組與超臨界機組相比，熱效率要提高1.2%，一年就可節約6000噸優質煤。未來火電建設將主要是發展高效率高參數的超臨界(SC)和超超臨界(USC)火電機組，它們在發達國家已得到廣泛的研究和應用。

　　中國華能集團公司、中國電力投資集團公司、哈爾濱鍋爐廠、東方汽輪機有限公司、國家電站燃燒工程技術研究中心……23家單位的100多名研究人員通力合作，首次提出了我國發展超超臨界火電機組的技術選型方案，完成了3種不同型式100萬千瓦超超臨界鍋爐、汽輪機的設計開發、制造軟件包研制和材料加工性能研究，自主設計了超超臨界電站，自主調試成功了100萬千瓦和60萬千瓦機組，申請了17項國家技術專利，形成了我國完整的超超臨界電站開發基礎。

　　2008年1月8日，中共中央、國務院隆重舉行國家科學技術獎勵大會，由中國華能集團公司承接，聯合有關設計、制造、應用單位共同研發和應用的超超臨界燃煤發電技術獲得2007年度國家科學技術進步一等獎。

　　該技術的節能環保示范作用十分顯著，作為示范工程的華能玉環電廠項目，于2007年11月全部建成投產，成為世界上超超臨界百萬千瓦級容量最大的火電廠。工程應用了大量該課題的研究成果，2臺100萬千瓦超超臨界發電機組(參數26.25MPa、600℃/600℃)是當今國際上參數最高、容量最大、同比效率最高的超超臨界機組，經實際運行，效率高達45.4%,供電煤耗283.2克/千瓦時，比2006年全國平均供電煤耗366克/千瓦時低82.8克/千瓦時，大幅節約了煤炭資源,每年可少排放二氧化碳50多萬噸、二氧化硫2800多噸、氮氧化物約2000噸，具有國際先進的能耗和環保水平，企業經濟效益和社會環境效益前景巨大。

　　現在發電供熱用煤占全國煤炭生產總量的50%左右，而且污染物排放量也很大。據統計，全國二氧化硫的排放量中，90%是由煤電產生的。百萬千瓦超超臨界機組的研發和應用對實現我國火電結構調整、節能降耗，建設資源節約型、環境友好型社會，電力工業可持續發展具有重要意義。