日本加速發展能制氫的高溫氣冷堆

在走向脫碳社會的趨勢中，氫作為一種不排放二氧化碳的新能源越來越突出。氫氣燃燒時釋放出來的只有水。氫也有很高的熱容，當用于燃料電池時會產生電能。在能源選擇中，它是一顆閃亮的星星，但問題是使用哪種氫。

（來源：微信公眾號“嘿嘿能源heypower”  ID：heiheinengyuan  作者：heypower）

如果在制氫過程中排放出二氧化碳，那就沒有意義了。即使不是這樣，當生產效率低的時候，能源也被浪費了。事實上，日本已經開發出制氫技術來克服這些缺點。高溫氣冷堆（HTGR）是下一代核能發電技術，它可以在發電的同時產生無限量的氫氣。

氫的來源很重要

生產氫氣有多種技術。大規模生產的主流方法是“重整”，即以天然氣或煤為原料。高溫蒸汽用于從天然氣或其他物質中分離氫氣，但同時也會產生二氧化碳。

近年來，氨作為一種新的燃料選擇引起了人們的關注，但由于它使用的是用這種方法產生的氫氣，因此并沒有達到無碳的理想狀態。利用太陽能電解可以得到氫氣，二氧化碳不會排放，但會有能量損失。

先進的高溫反應器

核電不排放二氧化碳，但自福島核事故以來一直面臨不利因素。不過，日本原子能機構正在茨城縣歐來鎮開發一種新型反應堆，名為“高溫工程試驗反應堆”（HTTR）。

原則上，HTTR不易發生堆芯熔毀。此外，它是世界所需要的小型模塊化反應堆。HTGRs的一個特點是利用氦氣產生950度的高溫，是常規核能的三倍。這種高溫可以用來驅動燃氣輪機發電，同時通過水的熱化學分解產生氫氣，這是一個涉及碘和二氧化硫的循環過程。

這種被稱為IS（碘硫）工藝的反應的商業化被認為是有問題的，但HTTR研究小組在兩年前實現了150小時的連續制氫——這是長期運行的標準。

沒有嚴重事故的反應堆

HTTR的熱輸出為30000千瓦。由于它處于發展的第一階段，它沒有配備發電機，但它具有高溫氣冷反應堆的所有基本功能。

茨城反應堆1998年開始運行，但多年來一直保持低調。這一切在10年前東京電力公司福島第一核電站發生事故后都發生了變化。就在那時，新型反應堆成了希望的燈塔。

它最近受到關注的主要原因是反應堆的突出安全水平。它是一種新型反應堆，其堆芯材料和結構與常規核電站完全不同。

此外，高溫氣冷堆由于在結構上不適合作為大型反應堆，一段時間以來一直處于陰影中。但現在全球核電市場正轉向小型模塊化反應堆。這是近期備受關注的第二個原因。由于這種類型的反應堆不需要水來運行，所以潛在的位置是深遠的，從內陸地區到沙漠。

引起新興趣的第三個原因是，繼《巴黎制止全球變暖協定》之后，對氫作為能源的需求日益增長。

夏季準備恢復運營

HTTR目前正在接受核監管委員會的安全審查。2020年6月確認符合新的監管標準，正在審批施工計劃。如果施工工作順利進行，預計2021年夏季恢復運營。

福島事故發生后整整十年的停工，終于在長隧道盡頭看到了一道亮光。巴黎協議于2020年開始運作，世界正迅速走向脫碳社會。雖然日本政府已經明確打算在2050年之前將國內外二氧化碳排放量降至零，但顯然，這一目標不能僅僅通過使太陽能等可再生能源成為日本的主要能源來實現。

今年冬季的寒意和大雪暴露了太陽能發電的弱點。此外，一直彌補核電短缺的火電發電面臨天然氣采購的延誤，造成嚴重的電力短缺。

日本的王牌

與歐洲不同的是，像日本這樣的島國要穩定供電，就需要能源多樣化。核能在反應堆中發揮著重要作用，一旦燃料投入反應堆，它就可以連續運行一年以上。但福島核電站的創傷使得新建和擴建常規核電站（輕水反應堆）都成了問題。

這就是為什么迫切需要無嚴重事故高溫氣冷堆的商業化。日本目前在高溫氣冷堆技術方面處于世界領先地位。波蘭等很多國家都對與日本的技術合作抱有強烈期望。

作為一項有利于氫能的脫碳創新，日本大力發展高溫氣冷反應堆，它將傳遞一個非常有意義的信息。