12月20日，全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功。这是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目。

在人类核电历史上，压水堆（加压水慢化冷却反应堆）一直是主流。以加压的、未发生沸腾的轻水（即普通水）作为慢化剂和冷却剂的反应堆。是核电站应用最广泛、容量较大的堆型，占到核电各类反应堆堆型的60%。然而，在核技术蓬勃发展的年代三里岛和切尔诺贝利核电厂事故，给全球核电发展笼罩了阴霾。因此，发展具有固有安全的反应堆技术，成为了各个堆型一直追求的发展目标之一。高温气冷堆具有独特的安全性，号称是“永不熔堆的反应堆”。

高温气冷堆为什么能提高核电站的安全性？

今天，利用Hightopo的可视化系统，为大家科普压水堆核电站的工作原理，让大家对当前核电站能有最基本的初步了解，核工业本来就是一个沉甸甸的行业，从它诞生的那时起就跟国家的命运紧密结合，我们的老一辈核工业人，通过他们的奉献诠释出了“两弹一星”的精神和核工业的精神。

目前世界上的核电站 60%以上都是压水堆核电站，其主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机及有关系统设备组成。因此，我们应用 HT for Web 自主研发的强大的 2D/3D渲染引擎，经过搭建场景和动画驱动制作了压水堆核电站发电的工作原理可视化。

整体场景以及交互预览：

通过点击各部位的名字，如果有信息面板的话相应的信息面板会显示，隐藏上一个显示的面板，名字做高亮处理，没有信息面板的只处理名字的高亮效果。

在核电站中，反应堆的作用是进行核裂变，将核能转化为水的热能。

水作为冷却剂在反应堆中吸收核裂变产生的热能，成为高温高压的水然后沿管道进入蒸汽发生器的U型管内，将热量传给U型管外侧的水，使其变为饱和蒸汽。冷却后的水再由主泵打回到反应堆内重新加热，如此循环往复，形成一个封闭的吸热和放热的循环过程，这个循环回路称为一回路，也称核蒸汽供应系统。一回路的压力由稳压器控制。由于一回路的主要设备是核反应堆，通常把一回路及其辅助系统和厂房统称为核岛（NI）。

反应堆

由上述反应原理可以了解到，反应堆和燃气灶的原理其实没有本质不同，其主要作用加热水产生水蒸气带动汽轮机发电。这里我们应用了可视化技术模拟了水注入反应堆后加热的过程，水位的变化使得整个动画更加形象的展示出反应堆的工作状态。

主泵

如果把反应堆中的冷却剂比做人体血液的话，那主泵则是心脏。它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。我们在这里用闪动的亮光来展示其工作状态。

稳压器

又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时，起保持压力的作用；在发生事故时，提供超压保护。压力上升过程中，我们加入了波动的效果以展示稳压器内压力的变化。

蒸汽发生器

它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。如图，上部分圆形转动时，气泡根据大小不同上升的速度也不相同；中间传送带的走动更加清晰的展示了正在工作；底下水位升降时，水波也在动作，使整体效果更为贴切。

由蒸汽发生器产生的水蒸汽进入汽轮机膨胀作功，将蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。汽轮机转子与发电机转子两轴刚性相连，因此汽轮机直接带动发电机发电，把机械能转换为电能。

作完功后的蒸汽（乏汽）被排入冷凝器，进行冷却凝结成水，然后由凝结水泵送入加热器预加热，再由给水泵将其输入蒸汽发生器，从而完成了汽轮机工质的封闭循环，我们称此回路为二回路。循环冷却水二回路系统与常规火电厂蒸汽动力回路大致相同，故把它及其辅助系统和厂房统称为常规岛（CI）。

凝结水泵

中间风扇转动表示工作正在进行，根据管道内运动方向来决定风扇的逆时针或者顺时针的转动情况。

换料水箱

通过水位的升降来展示；同理展示的还有辅助给水泵、地坑等

低压加热器

每个加热器的位置推达点不同，在视觉上更逼真、更有科技感的效果，同理展示的还有高压加热器。

碳酸箱

我们增加了水的波动效果，让动画更加形象的展示了这种类型的箱体的工作状态。同理展示的还有除盐水箱、化学药物混合罐、容控器等。

除氧器

下部分水位升降时带动水波动，上部分的氧气根据形状的大小移动速度也不相同。

综上所述，核能发电包括核能→热能→机械能→电能的能量转换全过程。其中后两种能量转换过程与常规火力发电厂内的工艺过程基本相同，只是在设备的技术参数上略有不同。核反应堆从功能上相当于火电厂的锅炉系统（火电站用锅炉“烧水”）。但由于它是强放射源，流经反应堆的冷却剂带有一定的放射性，一般不宜直接送入汽轮机，所以压水堆核电站比普通电厂多了一套动力回路。

高温气冷堆固有安全性好、发电效率高、环境适应性强、用途广泛，在核能发电、热电冷联产及高温工艺热、制氢等领域应用前景广阔。

石岛湾高温气冷堆示范工程是全球首座球床模块式高温气冷堆核电站，也是全球首次将高温气冷堆核电技术商业化的示范项目。在核能发电、热电冷联产及高温工艺热应用等领域商业化应用前景广阔，是我国优化能源结构、保障能源供给安全、实现“双碳”目标的重要路径。

我国在高温气冷堆的自主设计和建造方面，形成了独立自主的知识产权。研究和开发了关键的技术和设备，例如燃料装卸系统、氦风机、控制棒驱动机构等；完成了大型部件的国产化制造，例如压力容器、直流蒸汽发生器、金属堆内构件、石墨堆内构件等；建立了燃料元件的生产线，在国内生产了2万多个陶瓷包覆颗粒球形燃料元件；研究和开发了全数字化反应堆保护系统。