觀察者網(wǎng)綜合《中國證券報》等媒體報道，國家科技重大專項高溫氣冷堆核電站示范工程(HTR-PM)的核心裝備——主氦風(fēng)機試驗樣機，已于本月初在上海電氣集團鼓風(fēng)機廠通過業(yè)內(nèi)專家評審和鑒定。這是世界上第一臺采用電磁軸承的大功率主氦風(fēng)機，大量采用了創(chuàng)新技術(shù)，無論功率還是技術(shù)水平都處于世界領(lǐng)先水平，標(biāo)志著我國已攻克世界高溫氣冷堆先進(jìn)核電技術(shù)研發(fā)中的主要技術(shù)難關(guān)。在未來，這一主氦風(fēng)機將被安裝在位于山東省榮成市的華能石島灣核電廠，該核電站將是世界第一座具有第四代核電特征的高溫氣冷堆核電站。

高溫氣冷堆具有溫度高、用途廣等特點，其固有特性決定此類堆型可以避免類似于日本福島核事故的堆芯熔化、放射性大量釋放的重大事故，曾被美國麻省理工大學(xué)專家認(rèn)定為21世紀(jì)美國乃至世界核電站最有發(fā)展前景的堆型，國內(nèi)外對此種技術(shù)都非常重視。在高溫氣冷堆研究領(lǐng)域，我國已經(jīng)走在了世界的最前沿。

高溫氣冷堆核電站示范工程(HTR-PM，High-Temperature gas-cooled Reactor Pebble-bed Module)是在“863”項目“IOMW高溫氣冷實驗堆”的基礎(chǔ)上發(fā)展的高溫氣冷堆核電站示范電站，也是《國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要(2006~2020)》確定的 16 個重大專項之一。作為高溫氣冷堆的關(guān)鍵設(shè)備之一，主氦風(fēng)機被安裝在一回路內(nèi)部蒸汽發(fā)生器輸出端，是核反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)唯一的能動設(shè)備。

現(xiàn)場考察的專家組

HTR-PM的主氦風(fēng)機工程樣機由清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院負(fù)責(zé)總體技術(shù)并提供電磁軸承，同時負(fù)責(zé)整機調(diào)試及試驗;佳木斯電機公司則負(fù)責(zé)電機，上海電氣鼓風(fēng)機廠負(fù)責(zé)葉輪及整機總裝和試驗平臺，中核能源公司負(fù)責(zé)項目管理和質(zhì)保。整個團隊在研制過程中解決了多個重大技術(shù)問題，它的研制成功是先進(jìn)核能技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新的重大成果。

主氦風(fēng)機頂部

清華大學(xué)核研院院長張作義介紹說，主氦風(fēng)機的功能相當(dāng)于壓水堆核電站的“主泵”。在工作中，HTR-PM的主氦風(fēng)機將氦氣加壓到70個大氣壓后作為冷卻劑，將反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生的熱量帶走。隨后氦氣流經(jīng)蒸汽發(fā)生器，再次加壓后返回反應(yīng)堆堆芯，從而實現(xiàn)能量交換。由于氦氣的惰性特點，當(dāng)雜質(zhì)保持足夠低的水平時，冷卻劑不會造成對反應(yīng)堆內(nèi)燃料元件和其它構(gòu)件的化學(xué)侵蝕。氦氣不吸收中子，也沒有顯著的反應(yīng)性效應(yīng)。氦氣的這些特點，使得由于冷卻劑產(chǎn)生的廢物量也相對少。HTR-PM主氦風(fēng)機運行功率4500千瓦，工作溫度250℃，以純氦為工作介質(zhì)。該主氦風(fēng)機為大型立式高速變頻機組，在國際上還沒有容量相當(dāng)、結(jié)構(gòu)相似的產(chǎn)品，突破了大型立式機組的轉(zhuǎn)速范圍和結(jié)構(gòu)型式。

主氦風(fēng)機試驗臺

值得一提的是，這一主氦風(fēng)機是世界上第一臺采用電磁懸浮軸承的反應(yīng)堆設(shè)備。這一電磁軸承由清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院自主研發(fā)，于2008年正式立項，2009年底完成總體設(shè)計，是持續(xù)10年的“863” 項目科技攻關(guān)成果。整個風(fēng)機轉(zhuǎn)子重量約4噸，由電磁懸浮軸承支承，實現(xiàn)非接觸無摩損運行，不需要潤滑油系統(tǒng)。

世界主要高溫氣冷堆風(fēng)機性能對比圖

據(jù)報道，主氦風(fēng)機工程機樣機于2010年在上海開始制造，2013年10月完成主氦風(fēng)機出廠試驗平臺，為主氦風(fēng)機樣機的各項試驗提供了條件保障，2013年11月底在上海鼓風(fēng)機廠開始樣機總裝并開展各種試驗，2014年6月完成第三次總裝。今年7月16日21時，主氦風(fēng)機工程樣機在上海電氣鼓風(fēng)機廠完成了100小時熱態(tài)滿功率連續(xù)運行考驗。

清華大學(xué)核研院院長張作義介紹說，主氦風(fēng)機樣機的研制解決了多個重大技術(shù)問題，如主氦風(fēng)機整機的總體設(shè)計，大型氦氣置入式立式高速電動機的研制，電磁懸浮軸承支撐的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析，高性能葉輪的研制，大電流、高壓差、高電壓一回路邊界電氣貫穿件的研制，風(fēng)機球閥的研制等。

2012年12月9日，HTR-PM工程下的世界第一座第四代核電站在山東省榮成市的華能石島灣核電廠開工建設(shè)。這座核電站采用了20萬千瓦級高溫氣冷堆，預(yù)計2017年底并網(wǎng)發(fā)電，本次通過業(yè)內(nèi)專家評審和鑒定的主氦風(fēng)機，也將被安裝在這座有著世界先進(jìn)水平的核電站。

石島灣核電廠想象圖