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我國自主第三代核電機組投入商運 探秘“華龍一號”

人民日報發(fā)布時間:2021-02-05 09:36:42

  “華龍一號”全球首堆中核集團福建福清核電5號機組于1月30日正式投入商業(yè)運行,標志著我國在三代核電技術(shù)領(lǐng)域躋身世界前列,成為繼美國、法國、俄羅斯等國之后真正掌握自主三代核電技術(shù)的國家,核電技術(shù)水平和綜合實力已躋身世界第一方陣。

  “華龍一號”有何不同?“國之重器”如何鑄成?未來前景怎樣?記者近日走近“華龍一號”全球首堆機組,探秘核電“國之重器”。

  更自主,核心設(shè)備全部國產(chǎn)

  一顆顆不起眼的淺黑色“粉筆頭”,便是核燃料的主要成分——鈾混合物粉末燒結(jié)成的二氧化鈾陶瓷芯塊。它們安放于特制的圓柱形稀有金屬容器中,共同組成了堆芯,也就是核電站的“心臟”。

  “華龍一號”采用177組燃料組件堆芯,讓單臺機組裝機容量高達116.1萬千瓦。“心肌更發(fā)達,功率也更高。”福清核電副總工程師周賽軍打比方說,這是“華龍一號”的“獨門秘籍”——堆芯數(shù)量的增加不但提升了功率,也帶來了單個組件負荷的減輕,安全度隨之進一步提升。

  “核電最關(guān)鍵最核心的技術(shù)一定要立足自主創(chuàng)新、自立自強。”中核集團福建福清核電有限公司董事長徐利根說。

  記者了解到,在近20年的研發(fā)工作中,“華龍一號”研發(fā)團隊共開展了54項科研攻關(guān)項目,其自主知識產(chǎn)權(quán)覆蓋了設(shè)計、燃料、設(shè)備、建造、運行、維護等領(lǐng)域,在反應(yīng)堆堆芯設(shè)計、能動和非能動安全技術(shù)、燃料技術(shù)、計算分析軟件等方面,真正掌握了核心技術(shù)。

  技術(shù)的自主創(chuàng)新也帶動了高端裝備制造業(yè)升級。“華龍一號”涉及5300多家設(shè)備供貨廠家,分布全國各地,各項組件共計6萬多臺套設(shè)備,所有核心設(shè)備實現(xiàn)國產(chǎn),設(shè)備國產(chǎn)率達到88%以上。一大批核電裝備和零部件生產(chǎn)企業(yè)伴隨“華龍一號”迅速成長,形成了哈爾濱電氣、東方電氣、上海電氣等國企為主導(dǎo)的三代核電裝備供應(yīng)鏈。

  不僅如此,通過“華龍一號”示范性工程的建設(shè),我國核電建造隊伍已全面掌握了自主建造三代核電站的核心技術(shù)和建設(shè)經(jīng)驗,目前已形成每年8至10臺套批量化三代核電主設(shè)備制造及電站建設(shè)能力。

  更經(jīng)濟,成本降低兩至三成

  “華龍一號”首堆機組投入商業(yè)運行,能產(chǎn)生哪些效益?中核集團福建福清核電有限公司總經(jīng)理趙皓給出了兩組數(shù)據(jù)。

  單臺機組裝機容量116.1萬千瓦,每年發(fā)電近100億千瓦時;相當于每年減少標準煤消耗312萬噸、減少二氧化碳排放816萬噸,植樹造林7000多萬棵。

  “‘華龍一號’首堆機組商業(yè)運行,不僅能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益,對于改善我國能源結(jié)構(gòu)、助力‘碳達峰’‘碳中和’戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)意義深遠。”趙皓說。

  從2015年5月7日正式落地福清,到2021年1月30日投入商業(yè)運行,相較國外同類工程,“華龍一號”首堆機組成本降低了20%—30%。“這讓‘華龍一號’成為當前核電市場上接受度最高的三代核電機型之一。”趙皓告訴記者,在巴基斯坦卡拉奇,2臺“華龍一號”在建機組順利推進,智利、英國等也紛紛提出了項目引進的合作意愿。

  據(jù)介紹,按目前市場情況測算,每臺“華龍一號”機組全壽命期內(nèi)在國內(nèi)創(chuàng)造產(chǎn)值將超過2000億人民幣,并提供超過15萬個就業(yè)崗位。另外,每出口一臺“華龍一號”機組,將為我國帶動相關(guān)機電產(chǎn)品和材料出口近200億元。

  “與高鐵一樣,‘華龍一號’是中國裝備制造‘走出去’的亮麗名片。”徐利根說。

  更安全,“硬核”保障降低風險

  核電站最核心的部分是堆芯,就好比火電廠的鍋爐,這也是最怕出問題的部分。世界上的絕大多數(shù)核事故是因為核電站遭遇事故誘因停堆以后,余熱無法導(dǎo)出,導(dǎo)致堆芯熔毀,進而引發(fā)放射性物質(zhì)釋出。

  “第二代核電技術(shù)采用‘能動’系統(tǒng)為堆芯降溫,也就是通過外部電能提供動力,驅(qū)動冷卻水循環(huán)降溫。”趙皓說,“華龍一號”給堆芯上了“雙保險”。

  攤開核島剖面圖,趙皓告訴記者:“我們在堆芯上方安置了3個千噸級的超大水箱,一旦能動系統(tǒng)無法使用,水箱里的數(shù)千噸水不需要動力驅(qū)動,就能順勢而下,依靠重力自然循環(huán)為堆芯降溫。”這一套非能動系統(tǒng)和能動系統(tǒng)結(jié)合的設(shè)計,讓堆芯熔毀和放射性物質(zhì)釋出的風險大幅降低。

  “華龍一號”的“硬核安保”遠不止于此。站在高處眺望,核島被巨型混凝土外殼所包裹,就像披上了一件“硬甲”。硬甲其實分兩層,內(nèi)殼厚1.3米,外殼厚1.8米,全部采用高強度的預(yù)應(yīng)力混凝土,不僅能把放射性物質(zhì)牢牢鎖住,其強度還可抗大飛機沖撞和9級大地震。

  “作為世界最先進的第三代核電技術(shù),‘華龍一號’的安全性是它最大的優(yōu)勢。”趙皓說。

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