历时12年科研攻关,“国和一号”示范工程推动核电行业和技术整体升级换代

2021-08-30 14:53:52 | 来源:人民日报 | 参与: 0 | 作者:谷业凯 李云起

  来源: 人民日报 作者: 谷业凯 李云起

  2020年9月28日,我国三代核电自主化标志性成果——“国和一号”正式发布。这也意味着我国从本世纪初开始实施的三代核电自主化战略取得重大突破。

  目前,“国和一号”示范工程按计划稳步推进,首期工程就可实现热电联供,将为清洁低碳、美丽中国与能源转型作出更大贡献。

  “国和一号”是我国在引进消化吸收三代非能动压水堆核电技术的基础上,通过大型先进压水堆及高温气冷堆核电站国家科技重大专项开发的、具有自主知识产权的大型先进压水堆核电型号。机组设计寿命60年以上,安全水平相比二代核电机组提高了100倍;单台机组年发电量大约120亿千瓦时,可满足超过2200万居民的用电需求,每年可减少温室气体排放超过900万吨。

  三代核电技术安全性高,经济性好,可建造性强,运维方便,是名副其实的“国之重器”

  “国和一号”研发工作自2008年正式启动,历时12年完成。国家电力投资集团有限公司作为牵头单位,组织全国600多家单位、31000余名技术人员参与,累计形成知识产权成果超7611项,建成了具有国际先进水平的三代核电自主创新体系和产业链供应体系,标志着我国核电技术实现了从“二代”到“三代”的跨越,具备先进核电自主化、批量化、规模化建设能力。

  国家电力投资集团有限公司核能总工程师郑明光,是大型先进压水堆核电站国家科技重大专项总设计师。他对“重、大”二字的理解非常直观:“‘国和一号’单台机组中,超过100吨的设备、模块有30件左右,最大的模块体积有5000多立方米,重达1400多吨”“安全壳是个直径40多米,高70多米的‘大胶囊’,用5厘米厚左右的钢板制成,每平方米可承受40吨以上的压力”“蒸汽发生器里面有1万多根用于热交换的U型管,总长超过300公里……”

  “国和一号”成功打破了多项材料及设备制造技术垄断,主泵、爆破阀、压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等关键设备材料全部实现自主化设计和国产化制造。郑明光对“自主创新”四字深有体会:“站在世界核电技术发展高端,‘国和一号’填补了我国核电产业的多项技术和工艺空白,推动了核电行业和技术整体升级换代,是名副其实的‘国之重器’。”

  从1970年开展“七二八工程”开始,我国核电已经走过了50多年的奋进创新之路。

  “第一代核电技术主要是以实验研究堆为主。第二代核电技术主要发展阶段是上世纪60年代初到1979年以前,该阶段技术建成的核电称为二代,之后将满足三里岛核电事故后对策与响应措施的核电站称为二代加核电。”郑明光说,“美国三里岛核事故发生后,全球对核电安全的认识进一步提升,先进核电国家针对核电设计、运行安全等方面进行了充分认识与分析评估,提出了一系列改进、增强安全性的措施,三代核电技术应运而生。”

  郑明光介绍,作为三代核电型号的“国和一号”,关键核安全设计理念是“非能动”,例如安全壳冷却系统就采用这一理念,不依赖外在动力源即可运行工作。“利用钢制壳体作为传热表面,事故条件下安全壳内的蒸汽就会在安全壳内表面冷凝,然后通过导热将热量传递到钢制壳体外的水膜或大气,安全壳内外部冷却都是一个自然循环。”

  “通过把安全系统的水放在高位,一旦发生事故,水会在重力的作用下流到反应堆堆芯或安全壳表面,自动冷却堆芯,同时对安全壳壳体实施外部喷淋形成冷却水膜,降低安全壳内的压力和温度,保证安全壳这道安全屏障不受损坏。”郑明光说。

  “国和一号”是全面、系统、完整落实非能动设计理念的核电型号,实现了系统、设备的大幅简化。郑明光介绍,这个“简化”却不像原理看上去那么简单,需要大量的理论分析和系统性的试验验证。它的安全设备与相应的备品备件大大减少,安全性反而有了大幅度增强。工厂化预制、模块化建造缩短了建设工期,运维的方便性更优化了经济性,能够满足我国经济社会安全高效的发展需求。

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