【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 心智觀察所】

近期，烏克蘭通過(guò)無(wú)人機(jī)攻擊俄羅斯軍事目標(biāo)的行動(dòng)，引發(fā)了全球?qū)﹃P(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全性的關(guān)注。

熱播劇《絕密較量》中，燕平市國(guó)安干警與境外間諜展開(kāi)驚心動(dòng)魄的較量，核心目標(biāo)是守護(hù)一項(xiàng)神秘的核電技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)并非虛構(gòu)，而是中國(guó)核電領(lǐng)域的巔峰之作——第四代核電技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)，就是高溫氣冷堆（HTR-PM）。

2023年12月6日，山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站正式投入商業(yè)運(yùn)行，成為全球首座第四代核電站。這座核電站不僅改變了核能的未來(lái)，還以卓越的安全性和創(chuàng)新性讓世界見(jiàn)證了中國(guó)科技的力量。它為何如此獨(dú)特？又如何應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的現(xiàn)代安全威脅？

讓我們揭開(kāi)這場(chǎng)核電革命的面紗。

想象一個(gè)核電站，即使電力全斷、冷卻系統(tǒng)癱瘓，也不會(huì)發(fā)生堆芯熔毀或放射性泄漏。這不是科幻，而是石島灣高溫氣冷堆的現(xiàn)實(shí)成就。

不同于傳統(tǒng)核電站使用水冷卻，高溫氣冷堆以氦氣為冷卻劑，運(yùn)行溫度達(dá)750–950℃，遠(yuǎn)超第三代核電站的300–350℃。其核心技術(shù)是TRISO陶瓷包覆燃料顆粒，這種“核能鉆石”由碳和陶瓷層包裹鈾顆粒，能承受超過(guò)1600℃的高溫，將放射性物質(zhì)牢牢鎖住。

高溫氣冷堆的“固有安全性”令人嘆服。清華大學(xué)核研院曾在HTR-10實(shí)驗(yàn)堆上進(jìn)行測(cè)試，主動(dòng)切斷電源，反應(yīng)堆依靠自身物理特性自然冷卻，未發(fā)生任何風(fēng)險(xiǎn)。這種設(shè)計(jì)大幅降低了類似福島核事故的可能性。

作為國(guó)際“第四代核電國(guó)際論壇”定義的六大先進(jìn)堆型之一，高溫氣冷堆被中國(guó)率先推向商業(yè)化，成為核能安全的標(biāo)桿。

抵御現(xiàn)代威脅與反間諜滲透

烏克蘭安全局內(nèi)部人士消息稱，烏克蘭代號(hào)“蛛網(wǎng)”的特別行動(dòng)歷時(shí)18個(gè)月的策劃和實(shí)施，成功摧毀41架俄軍戰(zhàn)略轟炸機(jī)。

盡管具體細(xì)節(jié)尚未得到權(quán)威證實(shí)，但烏克蘭的“蛛網(wǎng)”行動(dòng)，讓人想起電視劇所刻畫的我國(guó)核電領(lǐng)域的“絕密較量”。

無(wú)人機(jī)攻擊對(duì)核電設(shè)施的潛在威脅不容忽視。如果石島灣高溫氣冷堆遭遇類似攻擊，其固有安全性能否經(jīng)受考驗(yàn)？

答案是肯定的。TRISO燃料的超高溫耐受性和被動(dòng)冷卻系統(tǒng)確保即使外部設(shè)施受損，反應(yīng)堆也能安全停堆，避免放射性泄漏。模塊化設(shè)計(jì)和部分地下布局進(jìn)一步增強(qiáng)了抗打擊能力，降低直接攻擊的影響。

為應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)威脅，石島灣核電站配備了多層次防御體系，包括高精度雷達(dá)監(jiān)控、電子干擾技術(shù)和物理屏障，防止未經(jīng)授權(quán)的無(wú)人機(jī)靠近核心區(qū)域。這些措施符合中國(guó)核電行業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)安保要求，類似技術(shù)已在其他敏感設(shè)施（如機(jī)場(chǎng)和軍事基地）得到應(yīng)用。

華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程廠區(qū)

此外，石島灣核電站的電力和控制系統(tǒng)采用冗余設(shè)計(jì)，確保在部分設(shè)施受損時(shí)仍能維持關(guān)鍵功能。中國(guó)核電行業(yè)也在探索人工智能技術(shù)在反無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用，以提升對(duì)復(fù)雜威脅的響應(yīng)能力，保障核電站安全。

網(wǎng)絡(luò)攻擊是另一重大威脅。《絕密較量》中，間諜試圖通過(guò)技術(shù)滲透竊取核電機(jī)密，而現(xiàn)實(shí)中，網(wǎng)絡(luò)攻擊可能威脅核電站的控制系統(tǒng)。為此，石島灣高溫氣冷堆采用“空隙隔離”技術(shù)，將關(guān)鍵控制系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)物理隔離，有效防止黑客入侵。運(yùn)行數(shù)據(jù)和指令傳輸通過(guò)高強(qiáng)度加密技術(shù)保護(hù)，符合國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）和國(guó)家核安全局的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。

中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)定期開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)安全演練，確保高溫氣冷堆的數(shù)字防御能力。這些措施確保核電站即使面對(duì)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)與物理混合攻擊，仍能保持安全穩(wěn)定。

《絕密較量》中，境外間諜試圖竊取核電技術(shù)的劇情扣人心弦。現(xiàn)實(shí)中，防止間諜滲透是核電安全的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。敵方可能通過(guò)隱秘手段，如分散運(yùn)送設(shè)備零部件在境內(nèi)組裝，實(shí)施偵察或破壞。為此，中國(guó)核電行業(yè)采取了嚴(yán)密的反制措施。

石島灣核電站周邊部署了先進(jìn)安保網(wǎng)絡(luò)，包括人臉識(shí)別、紅外監(jiān)控和無(wú)人機(jī)偵測(cè)系統(tǒng)，確保關(guān)鍵區(qū)域的安全。供應(yīng)鏈安全是重中之重：關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)、運(yùn)輸和組裝全程可追溯，任何異常行為都會(huì)觸發(fā)警報(bào)。

2024年，國(guó)家安全部披露破獲多起針對(duì)高科技領(lǐng)域的間諜案件，涉及航空和能源技術(shù)，凸顯了保護(hù)核電技術(shù)的重要性。國(guó)家安全機(jī)關(guān)通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和跨部門協(xié)作，有效防范潛在滲透風(fēng)險(xiǎn)。

為應(yīng)對(duì)《絕密較量》中描繪的復(fù)雜情報(bào)戰(zhàn)，石島灣核電站采用先進(jìn)技術(shù)輔助安保工作，例如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可疑人員和設(shè)備活動(dòng)。核電設(shè)施的工作人員需通過(guò)多重身份驗(yàn)證和嚴(yán)格的背景審查，防止內(nèi)部泄密。這些措施確保了高溫氣冷堆技術(shù)的核心機(jī)密得到嚴(yán)密保護(hù)。

從實(shí)驗(yàn)室到全球首創(chuàng)：中國(guó)核電的逆襲

高溫氣冷堆不僅安全，還高效無(wú)比。

其熱效率達(dá)43%，高于第三代核電站的33–35%，以更少燃料產(chǎn)生更多電力，顯著降低能源成本。高溫氣冷堆的多用途性同樣令人矚目，除發(fā)電外，它還能提供高溫蒸汽，理論上支持制氫、石油化工和海水淡化等工業(yè)應(yīng)用。2024年，石島灣核電站為1850戶居民提供約19萬(wàn)平方米的清潔供暖，展現(xiàn)了核能在民用領(lǐng)域的潛力。制氫和海水淡化應(yīng)用正在研發(fā)中，預(yù)計(jì)2030年前實(shí)現(xiàn)示范運(yùn)行。

高溫氣冷堆的模塊化設(shè)計(jì)是其另一優(yōu)勢(shì)。小型反應(yīng)堆可在工廠預(yù)制后運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)組裝，建設(shè)周期僅4–5年，靈活適應(yīng)中小型電站需求。無(wú)論是偏遠(yuǎn)地區(qū)還是工業(yè)重鎮(zhèn)，高溫氣冷堆都能為能源轉(zhuǎn)型注入活力。

石島灣高溫氣冷堆的成功源于數(shù)十年的積累。1970年代，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院開(kāi)始探索高溫氣冷堆技術(shù)。2000年，10兆瓦HTR-10實(shí)驗(yàn)堆建成，為高溫氣冷堆奠定基礎(chǔ)。2008年，高溫氣冷堆被列入國(guó)家重大科技專項(xiàng)，2012年石島灣示范工程開(kāi)工。借鑒德國(guó)球床堆和美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究，中國(guó)實(shí)現(xiàn)約90%的技術(shù)自主化。2021年8月，高溫氣冷堆獲國(guó)家核安全局運(yùn)營(yíng)許可證，同年12月首臺(tái)反應(yīng)堆并網(wǎng)發(fā)電，2023年12月完成168小時(shí)滿功率運(yùn)行，正式商運(yùn)。

中國(guó)核電建設(shè)速度全球領(lǐng)先。截至2025年，約27座核反應(yīng)堆在建，平均建設(shè)周期約7年，優(yōu)于全球平均水平。低息融資、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和全國(guó)協(xié)調(diào)的戰(zhàn)略使高溫氣冷堆領(lǐng)先西方10–15年，美國(guó)和歐洲的類似技術(shù)預(yù)計(jì)2030年代初商用。

石島灣高溫氣冷堆的成功重塑了全球核電格局。中國(guó)計(jì)劃到2035年新建約100–150座核反應(yīng)堆，裝機(jī)容量達(dá)2億千瓦，規(guī)模遠(yuǎn)超其他國(guó)家。通過(guò)“一帶一路”倡議，中國(guó)核電技術(shù)已出口至阿根廷（華龍一號(hào)）和巴基斯坦（恰希瑪核電站），并在土耳其等地洽談合作。

盡管石墨反射層壽命和安全殼設(shè)計(jì)曾引發(fā)討論，但清華大學(xué)通過(guò)輻照測(cè)試和模擬驗(yàn)證了其可靠性。MIT核科學(xué)與工程系教授Jacopo Buongiorno在接受CNBC采訪時(shí)明確表示：中國(guó)目前是核電技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際領(lǐng)導(dǎo)者。

中國(guó)正計(jì)劃在石島灣擴(kuò)建18座高溫氣冷堆，進(jìn)一步鞏固第四代核電技術(shù)的領(lǐng)先地位。

同時(shí)，中國(guó)正在研發(fā)更大規(guī)模的HTR-PM600，設(shè)計(jì)為六個(gè)HTR-PM反應(yīng)堆模塊驅(qū)動(dòng)一個(gè)650兆瓦渦輪機(jī)，目前正進(jìn)行可行性研究，候選部署地點(diǎn)包括浙江三門、江西瑞金、福建霞浦、福建萬(wàn)安和廣東白安等地。

國(guó)際“第四代核電國(guó)際論壇”定義了六大先進(jìn)核反應(yīng)堆技術(shù)：高溫氣冷堆（VHTR）、鈉冷快堆（SFR）、鉛冷快堆（LFR）、氣冷快堆（GFR）、熔鹽堆（MSR）和超臨界水冷堆（SCWR）。這些技術(shù)以高安全性、燃料高效利用和多用途性為目標(biāo)，代表核能的未來(lái)方向。

中國(guó)除了在高溫氣冷堆（HTR-PM）領(lǐng)域已取得全球領(lǐng)先地位，在其他第四代堆型上，中國(guó)同樣進(jìn)展顯著。

鈉冷快堆（SFR）的福建霞浦CFR-600項(xiàng)目，由中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)（CNNC）主導(dǎo)，2017年開(kāi)工，預(yù)計(jì)2026年并網(wǎng)發(fā)電。這座600兆瓦示范快堆采用閉合燃料循環(huán)，鈾資源利用率可達(dá)60%以上，并通過(guò)焚燒核廢料減少長(zhǎng)期放射性。CFR-600基于中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆（CEFR）約15年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)較為成熟，未來(lái)計(jì)劃建設(shè)1000兆瓦的CFR-1000，推動(dòng)商業(yè)化。

2017年12月29日，中核集團(tuán)在福建省霞浦縣宣布示范快堆工程土建開(kāi)工。 圖自中核集團(tuán)

熔鹽堆（MSR）的甘肅武威TMSR-LF1（2兆瓦）由中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所研發(fā)，2024年實(shí)現(xiàn)低功率運(yùn)行，驗(yàn)證不停機(jī)換料設(shè)計(jì)，成為全球首座運(yùn)行的釷基熔鹽堆。其低壓運(yùn)行和高安全性為釷燃料循環(huán)開(kāi)辟新路徑，計(jì)劃2030年建成10兆瓦示范堆，2040年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

鉛冷快堆（LFR）的CLEAR項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院推進(jìn)，10兆瓦CLEAR-I實(shí)驗(yàn)堆已完成非核測(cè)試，驗(yàn)證鉛鉍冷卻劑安全性。LFR以高沸點(diǎn)和模塊化設(shè)計(jì)適合小型電網(wǎng)，計(jì)劃2030年前建成示范堆。

氣冷快堆（GFR）尚在理論研究階段，清華大學(xué)探索高溫氦氣冷卻和快中子譜結(jié)合，計(jì)劃2030–2040年建實(shí)驗(yàn)堆。

超臨界水冷堆（SCWR）由上海核工程研究設(shè)計(jì)院研發(fā)，1700兆瓦概念設(shè)計(jì)完成，預(yù)計(jì)2035年建實(shí)驗(yàn)堆，憑借40%以上的熱效率成為壓水堆升級(jí)版。

這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：高安全性（被動(dòng)冷卻、低壓運(yùn)行）、燃料可持續(xù)性（閉合循環(huán)、釷燃料）和多用途性（制氫、海水淡化、工業(yè)供熱）。

中國(guó)通過(guò)國(guó)家重大科技專項(xiàng)和“一帶一路”倡議，加速示范項(xiàng)目建設(shè)，與美國(guó)、俄羅斯等國(guó)在GIF框架下合作，攻克材料和燃料難題。未來(lái)，中國(guó)核電裝機(jī)容量將達(dá)2035年的2億千瓦，第四代技術(shù)將推動(dòng)碳中和目標(biāo)，鞏固中國(guó)在全球核電領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，點(diǎn)亮綠色能源的未來(lái)。

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