日本加速发展能制氢的高温气冷堆

在走向脱碳社会的趋势中，氢作为一种不排放二氧化碳的新能源越来越突出。氢气燃烧时释放出来的只有水。氢也有很高的热容，当用于燃料电池时会产生电能。在能源选择中，它是一颗闪亮的星星，但问题是使用哪种氢。

如果在制氢过程中排放出二氧化碳，那就没有意义了。即使不是这样，当生产效率低的时候，能源也被浪费了。事实上，日本已经开发出制氢技术来克服这些缺点。高温气冷堆（HTGR）是下一代核能发电技术，它可以在发电的同时产生无限量的氢气。

氢的来源很重要

生产氢气有多种技术。大规模生产的主流方法是“重整”，即以天然气或煤为原料。高温蒸汽用于从天然气或其他物质中分离氢气，但同时也会产生二氧化碳。

近年来，氨作为一种新的燃料选择引起了人们的关注，但由于它使用的是用这种方法产生的氢气，因此并没有达到无碳的理想状态。利用太阳能电解可以得到氢气，二氧化碳不会排放，但会有能量损失。

先进的高温反应器

核电不排放二氧化碳，但自福岛核事故以来一直面临不利因素。不过，日本原子能机构正在茨城县欧来镇开发一种新型反应堆，名为“高温工程试验反应堆”（HTTR）。

原则上，HTTR不易发生堆芯熔毁。此外，它是世界所需要的小型模块化反应堆。HTGRs的一个特点是利用氦气产生950度的高温，是常规核能的三倍。这种高温可以用来驱动燃气轮机发电，同时通过水的热化学分解产生氢气，这是一个涉及碘和二氧化硫的循环过程。

这种被称为IS（碘硫）工艺的反应的商业化被认为是有问题的，但HTTR研究小组在两年前实现了150小时的连续制氢——这是长期运行的标准。

没有严重事故的反应堆

HTTR的热输出为30000千瓦。由于它处于发展的第一阶段，它没有配备发电机，但它具有高温气冷反应堆的所有基本功能。

茨城反应堆1998年开始运行，但多年来一直保持低调。这一切在10年前东京电力公司福岛第一核电站发生事故后都发生了变化。就在那时，新型反应堆成了希望的灯塔。

它最近受到关注的主要原因是反应堆的突出安全水平。它是一种新型反应堆，其堆芯材料和结构与常规核电站完全不同。

此外，高温气冷堆由于在结构上不适合作为大型反应堆，一段时间以来一直处于阴影中。但现在全球核电市场正转向小型模块化反应堆。这是近期备受关注的第二个原因。由于这种类型的反应堆不需要水来运行，所以潜在的位置是深远的，从内陆地区到沙漠。

引起新兴趣的第三个原因是，继《巴黎制止全球变暖协定》之后，对氢作为能源的需求日益增长。

夏季准备恢复运营

HTTR目前正在接受核监管委员会的安全审查。2020年6月确认符合新的监管标准，正在审批施工计划。如果施工工作顺利进行，预计2021年夏季恢复运营。

福岛事故发生后整整十年的停工，终于在长隧道尽头看到了一道亮光。巴黎协议于2020年开始运作，世界正迅速走向脱碳社会。虽然日本政府已经明确打算在2050年之前将国内外二氧化碳排放量降至零，但显然，这一目标不能仅仅通过使太阳能等可再生能源成为日本的主要能源来实现。

今年冬季的寒意和大雪暴露了太阳能发电的弱点。此外，一直弥补核电短缺的火电发电面临天然气采购的延误，造成严重的电力短缺。

日本的王牌

与欧洲不同的是，像日本这样的岛国要稳定供电，就需要能源多样化。核能在反应堆中发挥着重要作用，一旦燃料投入反应堆，它就可以连续运行一年以上。但福岛核电站的创伤使得新建和扩建常规核电站（轻水反应堆）都成了问题。

这就是为什么迫切需要无严重事故高温气冷堆的商业化。日本目前在高温气冷堆技术方面处于世界领先地位。波兰等很多国家都对与日本的技术合作抱有强烈期望。

作为一项有利于氢能的脱碳创新，日本大力发展高温气冷反应堆，它将传递一个非常有意义的信息。