摘要:热播剧《绝密较量》中,燕平市国安干警与境外间谍展开惊心动魄的较量,核心目标是守护一项神秘的核电技术。这项技术并非虚构,而是中国核电领域的巅峰之作——第四代核电技术,具体来说,就是高温气冷堆(HTR-PM)。
2025年06月03日 16:25上海
► 文 观察者网心智观察所
近期,乌克兰通过无人机攻击俄罗斯军事目标的行动引发了全球对关键基础设施安全性的关注。
热播剧《绝密较量》中,燕平市国安干警与境外间谍展开惊心动魄的较量,核心目标是守护一项神秘的核电技术。这项技术并非虚构,而是中国核电领域的巅峰之作——第四代核电技术,具体来说,就是高温气冷堆(HTR-PM)。
2023年12月6日,山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商业运行,成为全球首座第四代核电站。这座核电站不仅改变了核能的未来,还以卓越的安全性和创新性让世界见证了中国科技的力量。它为何如此独特?又如何应对日益复杂的现代安全威胁?
让我们揭开这场核电革命的面纱。
想象一个核电站,即使电力全断、冷却系统瘫痪,也不会发生堆芯熔毁或放射性泄漏。这不是科幻,而是石岛湾高温气冷堆的现实成就。
不同于传统核电站使用水冷却,高温气冷堆以氦气为冷却剂,运行温度达750–950℃,远超第三代核电站的300–350℃。其核心技术是TRISO陶瓷包覆燃料颗粒,这种“核能钻石”由碳和陶瓷层包裹铀颗粒,能承受超过1600℃的高温,将放射性物质牢牢锁住。
高温气冷堆的“固有安全性”令人叹服。清华大学核研院曾在HTR-10实验堆上进行测试,主动切断电源,反应堆依靠自身物理特性自然冷却,未发生任何风险。这种设计大幅降低了类似福岛核事故的可能性。
作为国际“第四代核电国际论坛”定义的六大先进堆型之一,高温气冷堆被中国率先推向商业化,成为核能安全的标杆。
抵御现代威胁与反间谍渗透
乌克兰安全局内部人士消息称,乌克兰代号“蛛网”的特别行动历时18个月的策划和实施,成功摧毁41架俄军战略轰炸机。
尽管具体细节尚未得到权威证实,但乌克兰的“蛛网”行动,让人想起电视剧所刻画的我国核电领域的“绝密较量”。
无人机攻击对核电设施的潜在威胁不容忽视。如果石岛湾高温气冷堆遭遇类似攻击,其固有安全性能否经受考验?
答案是肯定的。TRISO燃料的超高温耐受性和被动冷却系统确保即使外部设施受损,反应堆也能安全停堆,避免放射性泄漏。模块化设计和部分地下布局进一步增强了抗打击能力,降低直接攻击的影响。
为应对无人机威胁,石岛湾核电站配备了多层次防御体系,包括高精度雷达监控、电子干扰技术和物理屏障,防止未经授权的无人机靠近核心区域。这些措施符合中国核电行业的高标准安保要求,类似技术已在其他敏感设施(如机场和军事基地)得到应用。
此外,石岛湾核电站的电力和控制系统采用冗余设计,确保在部分设施受损时仍能维持关键功能。中国核电行业也在探索人工智能技术在反无人机领域的应用,以提升对复杂威胁的响应能力,保障核电站安全。
网络攻击是另一重大威胁。《绝密较量》中,间谍试图通过技术渗透窃取核电机密,而现实中,网络攻击可能威胁核电站的控制系统。为此,石岛湾高温气冷堆采用“空隙隔离”技术,将关键控制系统与外部网络物理隔离,有效防止黑客入侵。运行数据和指令传输通过高强度加密技术保护,符合国际原子能机构(IAEA)和国家核安全局的严格标准。
中国核工业集团定期开展网络安全演练,确保高温气冷堆的数字防御能力。这些措施确保核电站即使面对复杂的网络与物理混合攻击,仍能保持安全稳定。
《绝密较量》中,境外间谍试图窃取核电技术的剧情扣人心弦。现实中,防止间谍渗透是核电安全的关键挑战。敌方可能通过隐秘手段,如分散运送设备零部件在境内组装,实施侦察或破坏。为此,中国核电行业采取了严密的反制措施。
石岛湾核电站周边部署了先进安保网络,包括人脸识别、红外监控和无人机侦测系统,确保关键区域的安全。供应链安全是重中之重:关键零部件的生产、运输和组装全程可追溯,任何异常行为都会触发警报。
2024年,国家安全部披露破获多起针对高科技领域的间谍案件,涉及航空和能源技术,凸显了保护核电技术的重要性。国家安全机关通过大数据分析和跨部门协作,有效防范潜在渗透风险。
为应对《绝密较量》中描绘的复杂情报战,石岛湾核电站采用先进技术辅助安保工作,例如实时监测可疑人员和设备活动。核电设施的工作人员需通过多重身份验证和严格的背景审查,防止内部泄密。这些措施确保了高温气冷堆技术的核心机密得到严密保护。
从实验室到全球首创:中国核电的逆袭
高温气冷堆不仅安全,还高效无比。
其热效率达43%,高于第三代核电站的33–35%,以更少燃料产生更多电力,显著降低能源成本。高温气冷堆的多用途性同样令人瞩目,除发电外,它还能提供高温蒸汽,理论上支持制氢、石油化工和海水淡化等工业应用。2024年,石岛湾核电站为1850户居民提供约19万平方米的清洁供暖,展现了核能在民用领域的潜力。制氢和海水淡化应用正在研发中,预计2030年前实现示范运行。
高温气冷堆的模块化设计是其另一优势。小型反应堆可在工厂预制后运往现场组装,建设周期仅4–5年,灵活适应中小型电站需求。无论是偏远地区还是工业重镇,高温气冷堆都能为能源转型注入活力。
石岛湾高温气冷堆的成功源于数十年的积累。1970年代,清华大学核能与新能源技术研究院开始探索高温气冷堆技术。2000年,10兆瓦HTR-10实验堆建成,为高温气冷堆奠定基础。2008年,高温气冷堆被列入国家重大科技专项,2012年石岛湾示范工程开工。借鉴德国球床堆和美国橡树岭国家实验室的研究,中国实现约90%的技术自主化。2021年8月,高温气冷堆获国家核安全局运营许可证,同年12月首台反应堆并网发电,2023年12月完成168小时满功率运行,正式商运。
中国核电建设速度全球领先。截至2025年,约27座核反应堆在建,平均建设周期约7年,优于全球平均水平。低息融资、标准化设计和全国协调的战略使高温气冷堆领先西方10–15年,美国和欧洲的类似技术预计2030年代初商用。
石岛湾高温气冷堆的成功重塑了全球核电格局。中国计划到2035年新建约100–150座核反应堆,装机容量达2亿千瓦,规模远超其他国家。通过“一带一路”倡议,中国核电技术已出口至阿根廷(华龙一号)和巴基斯坦(恰希玛核电站),并在土耳其等地洽谈合作。
尽管石墨反射层寿命和安全壳设计曾引发讨论,但清华大学通过辐照测试和模拟验证了其可靠性。MIT核科学与工程系教授Jacopo Buongiorno在接受CNBC采访时明确表示:中国目前是核电技术领域的实际领导者。
中国正计划在石岛湾扩建18座高温气冷堆,进一步巩固第四代核电技术的领先地位。
同时,中国正在研发更大规模的HTR-PM600,设计为六个HTR-PM反应堆模块驱动一个650兆瓦涡轮机,目前正进行可行性研究,候选部署地点包括浙江三门、江西瑞金、福建霞浦、福建万安和广东白安等地。
国际“第四代核电国际论坛”定义了六大先进核反应堆技术:高温气冷堆(VHTR)、钠冷快堆(SFR)、铅冷快堆(LFR)、气冷快堆(GFR)、熔盐堆(MSR)和超临界水冷堆(SCWR)。这些技术以高安全性、燃料高效利用和多用途性为目标,代表核能的未来方向。
中国除了在高温气冷堆(HTR-PM)领域已取得全球领先地位,在其他第四代堆型上,中国同样进展显著。
钠冷快堆(SFR)的福建霞浦CFR-600项目,由中国核工业集团(CNNC)主导,2017年开工,预计2026年并网发电。这座600兆瓦示范快堆采用闭合燃料循环,铀资源利用率可达60%以上,并通过焚烧核废料减少长期放射性。CFR-600基于中国实验快堆(CEFR)约15年运行经验,技术较为成熟,未来计划建设1000兆瓦的CFR-1000,推动商业化。
熔盐堆(MSR)的甘肃武威TMSR-LF1(2兆瓦)由中国科学院上海应用物理研究所研发,2024年实现低功率运行,验证不停机换料设计,成为全球首座运行的钍基熔盐堆。其低压运行和高安全性为钍燃料循环开辟新路径,计划2030年建成10兆瓦示范堆,2040年实现商业化。
铅冷快堆(LFR)的CLEAR项目由中国科学院合肥物质科学研究院推进,10兆瓦CLEAR-I实验堆已完成非核测试,验证铅铋冷却剂安全性。LFR以高沸点和模块化设计适合小型电网,计划2030年前建成示范堆。
气冷快堆(GFR)尚在理论研究阶段,清华大学探索高温氦气冷却和快中子谱结合,计划2030–2040年建实验堆。
超临界水冷堆(SCWR)由上海核工程研究设计院研发,1700兆瓦概念设计完成,预计2035年建实验堆,凭借40%以上的热效率成为压水堆升级版。
这些技术的优势在于:高安全性(被动冷却、低压运行)、燃料可持续性(闭合循环、钍燃料)和多用途性(制氢、海水淡化、工业供热)。
中国通过国家重大科技专项和“一带一路”倡议,加速示范项目建设,与美国、俄罗斯等国在GIF框架下合作,攻克材料和燃料难题。未来,中国核电装机容量将达2035年的2亿千瓦,第四代技术将推动碳中和目标,巩固中国在全球核电领域的领导地位,点亮绿色能源的未来。
来源:健康就是平衡