中國成功研制第四代核電反應堆主氦風機樣機 性能世界領先

觀察者網綜合《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——主氦風機試驗樣機，已于本月初在上海電氣集團鼓風機廠通過業內專家評審和鑒定。這是世界上第一臺采用電磁軸承的大功率主氦風機，大量采用了創新技術，無論功率還是技術水平都處于世界領先水平，標志著我國已攻克世界高溫氣冷堆先進核電技術研發中的主要技術難關。在未來，這一主氦風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專家認定為21世紀美國乃至世界核電站最有發展前景的堆型，國內外對此種技術都非常重視。在高溫氣冷堆研究領域，我國已經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”的基礎上發展的高溫氣冷堆核電站示范電站，也是《國家中長期科技發展規劃綱要(2006~2020)》確定的 16 個重大專項之一。作為高溫氣冷堆的關鍵設備之一，主氦風機被安裝在一回路內部蒸汽發生器輸出端，是核反應堆一回路系統唯一的能動設備。

現場考察的專家組

HTR-PM的主氦風機工程樣機由清華大學核能與新能源技術研究院負責總體技術并提供電磁軸承，同時負責整機調試及試驗；佳木斯電機公司則負責電機，上海電氣鼓風機廠負責葉輪及整機總裝和試驗平臺，中核能源公司負責項目管理和質保。整個團隊在研制過程中解決了多個重大技術問題，它的研制成功是先進核能技術協同創新的重大成果。

主氦風機頂部

清華大學核研院院長張作義介紹說，主氦風機的功能相當于壓水堆核電站的“主泵”。在工作中，HTR-PM的主氦風機將氦氣加壓到70個大氣壓后作為冷卻劑，將反應堆堆芯產生的熱量帶走。隨后氦氣流經蒸汽發生器，再次加壓后返回反應堆堆芯，從而實現能量交換。由于氦氣的惰性特點，當雜質保持足夠低的水平時，冷卻劑不會造成對反應堆內燃料元件和其它構件的化學侵蝕。氦氣不吸收中子，也沒有顯著的反應性效應。氦氣的這些特點，使得由于冷卻劑產生的廢物量也相對少。

HTR-PM主氦風機運行功率4500千瓦，工作溫度250℃，以純氦為工作介質。該主氦風機為大型立式高速變頻機組，在國際上還沒有容量相當、結構相似的產品，突破了大型立式機組的轉速范圍和結構型式。

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

世界主要高溫氣冷堆風機性能對比圖

據報道，主氦風機工程機樣機于2010年在上海開始制造，2013年10月完成主氦風機出廠試驗平臺，為主氦風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，主氦風機工程樣機在上海電氣鼓風機廠完成了100小時熱態滿功率連續運行考驗。

清華大學核研院院長張作義介紹說，主氦風機樣機的研制解決了多個重大技術問題，如主氦風機整機的總體設計，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子動力學分析，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。這座核電站采用了20萬千瓦級高溫氣冷堆，預計2017年底并網發電，本次通過業內專家評審和鑒定的主氦風機，也將被安裝在這座有著世界先進水平的核電站。

石島灣核電廠想象圖