日本、中國和韓國都在開發高溫反應堆，而目前的印尼，則有一個雄心勃勃的反應堆計劃。

1.日本高溫堆發展與應用

日本在高溫氣冷堆方面發展較早。

位于日本茨城縣大洗町的30 MWt高溫工程試驗堆(HTTR)，在穩定性和安全性方面，被普遍認為是世界上性能最好的高溫氣冷堆(HTGR)。

日本也是第一個建立HTGR燃料商業生產線的國家。

HTTR是一種小型石墨慢化氦冷原型堆，由日本原子能機構(JAEA)的前身——日本原子能研究所(JAERI)建造，主要目的是開發HTGR和核熱利用技術，同時利用高溫環境對材料進行輻照試驗。

1969年，JAERI開始研究和開發HTGR。

1991年3月，JAERI開始建造反應堆廠房。

1996年3月，HTGR的安全殼內所有主要部件，包括反應堆壓力容器和一回路冷卻系統，都已安裝完畢。

1998年11月，HTGR實現了首次臨界。

2001年12月，HTGR實現了30MWt的全功率運行和850°C反應堆出口冷卻劑溫度。

2002財政年度，HTGR開始進行額定功率運行和安全示范試驗。

2004年4月，反應堆出口冷卻劑溫度達到950℃——為世界首次。

2010年1月至3月，HTTR在高溫和滿功率條件下成功運行了50天。

然而，2011年2月，HTGR由于計劃檢查而下線，此后一直處于關閉狀態。

2011年3月，福島第一核電站發生核事故，HTGR受到影響，開始準備進行安全升級。

2013年7月，日本核管理局(NRA)宣布了修訂后的核安全條例，規定在日本國內反應堆獲準重啟之前，必須滿足這些核安全條例。

JAEA于2014年11月向NRA申請安全檢查，驗證HTGR升級的措施是否符合新的安全標準。

2020年6月，NRA表示，HTGR反應堆的安全升級符合要求。NRA還證實，即使發生“超出設計基準”的事故，如反應堆停堆功能多次失效，也不會發生燃料損壞。

JAEA目前正根據HTTR的安全特性制定一項國際安全標準，并且表示，這對HTGR商業化非常重要，并將有助于加強日本HTGR技術的國際競爭力。

一旦HTTR重啟，計劃開展的活動包括：OECD/NEA失力冷卻項目的安全演示測試(旨在模擬冷卻系統可用性降低，甚至不可用的事故場景);熱能系統的技術示范試驗討論(由氦氣渦輪機和制氫設施組成);燃料性能試驗;利用HTTR進行國際合作和人力資源開發。

HTTR產生的950°C熱量預計將有廣泛用途，包括制氫、發電和海水淡化。JAEA計劃建造一個與HTTR相連的制氫系統。

三菱重工(MHI)曾參與HTTR的設計和建造，并開發了軟件技術來驗證反應堆堆芯的性能和完整性，現在正在開發HTGR制氫技術。

2. 日本TRISO燃料開發

HTGR，包括HTTR，使用直徑約為1mm的三結構各向同性(Triso)涂層燃料顆粒。

Triso燃料球形內核由氧化物或碳化硅燃料組成，外部涂層由多孔熱解炭(緩沖層)、內部致密熱解炭、碳化硅(SiC)和外層致密熱解炭組成。涂層的主要功能是將裂變產物保留在粒子內。SiC涂層可以作為阻擋金屬裂變產物擴散釋放的屏障，并提供一定的機械強度。

日本的HTGR燃料不采用卵石層設計，而是將包覆的燃料顆粒放入燃料組件中。

20世紀60年代， JAEA開始與核燃料工業有限公司(NFI)合作開發HTGR燃料制造技術。NFI為日本材料試驗堆(JMTR)制造了許多輻照試驗樣品，以及HTTR的第一次和第二次燃料裝載。

日本目前正在研究先進HTGR燃料，并基于高溫氣冷堆(HTR)燃料技術制造出了新型SiC Triso燃料。

日本正在研究用碳化鋯(ZrC)層取代SiC層。

JAEA對氧化物燃料核進行了ZrC涂層試驗，研究涂層參數和材料性質(如化學計量比和密度)影響。

這些替代粒子在美國橡樹嶺國家實驗室的高通量同位素反應堆(HFIR)上進行了輻照，以闡明ZrC的基本輻照響應。

NFI在1995年完成了HTTR燃料設施生產線，開始進行燃料制造。

1997年12月，NFI制造了約4770根燃料棒，包括燃料芯、包覆燃料顆粒和燃料壓縮工藝，并在反應堆廠房內組裝了150個燃料元件。

2019年5月，位于美國的X能源與日本NFI簽署了一份諒解備忘錄，建立了供應Triso燃料制造設備的伙伴關系。

X能源與NFI計劃將商業設備從NFI的東海工廠轉移到X能源的橡樹嶺Triso燃料制造廠。

2020年7月，X能源與NFI合作，成為向日本HTGR供應燃料的獨家供應商。

3. 中國：球床模塊式高溫氣冷堆(HTR-PM)發展

石島灣核電站

中國的球床模塊式反應堆來自于德國的技術，與日本的塊狀HTGR有很大不同——沒有燃料組件，沒有球形燃料顆粒(由鈾顆粒和石墨粉的混合物制成，可一個接一個直接落入反應堆堆芯)。

中國在20世紀70年代開始開發HTGR技術，主要在清華大學核與新能源技術研究所(INET)進行。INET對反應堆設計和燃料制造進行了基礎研究。

20世紀80年代末，中國設計、建造、調試和運行了一個10MWt高溫氦冷試驗堆(HTR-10)，該堆于2000年12月實現首次臨界，并于2003年1月并網。

2003年4月至2006年9月，在中國國家核安全局(NNSA)的監督下，對HTR-10進行了四次實驗。其中，在沒有采取任何應對措施的情況下，對HTR-10進行了極端狀況實驗，證實模塊化HTGR的固有安全特性。

在此期間，中國還開始制造球形燃料元件，并開發了燃料裝卸和運輸技術、氦氣處理技術、高溫氣冷堆關鍵設備國產化和全數字化反應堆保護系統。在HTR-10的基礎上，INET開始開發示范性商用模塊化HTGR裝置。

球床模塊式高溫氣冷堆(HTR-PM)項目于2001年啟動，旨在證明HTGR技術(包括標準化和模塊化)的內在安全性和經濟競爭力。

示范工廠的兩個HTR-PM反應堆驅動一個210MWe的渦輪機。氦氣將用作主回路冷卻劑，蒸汽發生器將熱量從氦氣冷卻劑傳輸至水/蒸汽回路，設計溫度達到750℃。

2006年1月，HTR-PM成為中國16項國家科技重大專項之一，得到了高度重視和大力支持。

2008年1月，中國國務院批準了一項HTR-PM項目計劃，并制定了詳細的研發技術路線圖。在國家核安全局頒發施工許可證并獲得政府批準后，2012年12月澆筑了第一批混凝土。核島的土建工程于2015年6月完成。

2016年3月，第一個反應堆壓力容器開始安裝主要部件，隨后是金屬內件、反應堆腔冷卻系統水冷板、陶瓷內件、石墨卵石等。第一個RPV的上封頭于2017年12月安裝，標志著第一個反應堆的完工。

中國核工業集團(CNNC)在2020年3月表示，第二個反應堆的“關鍵節點配對”已經完成。壓力容器、蒸汽發生器和熱氣管道“以法蘭形式連接，形成反應堆熱能輸送的一回路系統，構成防止放射性物質泄漏的第二道屏障”

作為一個商業規模的示范電廠，HTR-PM需要一個全范圍的模擬器來培訓和認證操作員，相關器材已經在2015年12月交付。

在石島灣還計劃建設18個這樣的HTR-PM機組。

除了HTR-PM，中國還提出了一種放大版本——HTR-PM600，六臺HTR-PM反應堆機組驅動一臺650MWe渦輪。

目前正在對浙江三門、江西瑞金、福建霞浦和萬安以及廣東白安進行HTR-PM600部署的可行性研究。

中國華能是建設示范堆的牽頭組織，由CNNC子公司中國核電工程有限公司(CNEC)和研發者INET共同聯合體組建。INET和CNEC的合資企業——中核能源科技有限公司(Chinergy)——為核島建設的主要承包商。

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