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核电走出国门 中国一重核反应堆压力容器实现批量国产化
发表时间:2017-05-12 10:03来源:中国工业新闻网--中国工业报 字体:[][][] [打印] [关闭]

  2017年4月8日,位于大连美丽棉花岛港口边的中国一重大连加氢反应器制造有限公司正在进行着一场意义非凡的试验,由中国一重自主研制的全球首台“华龙一号”———福清5号核反应堆压力容器需要通过水压测试的考验,此次测试不仅是一次测试,更是证明实力的一次体现。中国一重集团、中国核电、中国核电工程公司、中国核动力院、福清核电站“华龙一号”的设计制造师们共同见证这一关键时刻,中国工业报记者也有幸来到现场。

  在近三个小时增压试验中,压力逐渐达到24.6MPa,并成功保压30分钟。现场测试人员宣布,此次水压试验成功。成功通过试验后,这台由中国完全自主技术生产的核电站反应堆压力容器将在几个月后水路运往福清5号核电站现场,这台几百吨的大家伙到时候将不再只是一副钢筋铁骨的样子,它将被包上靓丽的包装,正式加入福清核电站的整体发电系统中。此次测试成功意义重大且深远。核反应堆压力容器是承载核燃料高温高压的大型压力容器,一直是整个核电装备的关键核心部件。经过了近十年的技术积累,中国第一重型机械集团公司所制造的压力容器制造技术已达到国际先进水平。核反应堆压力容器国产化意义尤为重大,这标志着第三代核电技术的全面实现国产化与批量生产,我国核电装备制造技术走出世界的大门进一步打开。

  高级别的核电安全浴火中诞生

  从能源角度看,人类对清洁能源的需求不言而喻,对清洁能源的利用已经成为一种必须。一座100万千瓦的大型核电站,每年需要30吨的低浓铀原料;而一座100万千万瓦的火力发电站需要350万吨的标准煤。也就是说,如果在煤炭贫乏的福建进行发电,需要从北方源源不断地运9万多车煤,而核电燃料仅仅1车就够了。重要的是核燃料只排放二氧化碳,没有其他污染废弃产生。

  核电从一代到三代,其技术发展大多聚焦在对安全方面的升级。第三代核技术即西屋公司第三代非能动先进压水堆AP1000与欧洲先进压水堆EPR。第三代核技术因采用“非能动”安全系统,就是在反应堆上方顶着多个千吨级水箱,一旦遭遇紧急情况,不需要交流电源和应急发电机,仅利用地球引力、物质重力等自然现象就可驱动核电厂的安全系统,巧妙地冷却反应堆堆芯,带走堆芯余热,并对安全壳外部实施喷淋,从而恢复核电站的安全状态。这个技术的设计更是基于造成日本核电泄露的主要原因,反应堆断电造成无法冷却所造成的灾难。

  实际上,人们对核能安全的疑虑也主要集中在安全的利用上。

  特别在日本福岛核电站因地震泄露以后,对核电安全技术的要求更被各界所关注。

  “福岛事件对于全世界核电来说都是一个重要的转折点,各国都开始重新审视核电的安全性”,“华龙一号”副总设计师刘昌文回忆说,2011年正当他们潜心研发成熟的核电技术时核电站建设被全面停止。核电安全方面的所有工作都需要重新进行评估。“当时对我们研发的打击非常大”,在刘昌文记忆中,很长一段时期,我国核电安全发展的步伐艰难而严酷。

  也是在这段时期,中国核电的研究人员们潜心修炼,经过近乎于苛刻再苛刻的核电安全考验后,我国核电技术在进入三代的同时,“华龙一号”的核电技术也全面实现国产化。

  那么拥有第三代技术自主技术的“华龙一号”安全级别极高,体现在哪些方面呢?在中国一重华龙一号压力容器的压力试验现场,刘昌文讲述了保障核电技术安全的几个方面。

  简单来说核电的主要设计思想就是在任何情况下不能让核燃料泄露出来。这就需要层层防护,每一道防线都万无一失。第一道防线就是包裹核燃料外层的材料,这是首道隔离;第二道防线是压力容器;第三道防线是内部安全壳;第四道防线是外壳。可以说这四道防线,道道都有着严格的把控。目前,我国这四道防护达到了国际先进安全水平。

  那么又是什么样的技术保证了“华龙一号”最高级别的安全,简单来说,如果发生紧急事件出现核电燃料棒掉落,一旦出现失控,整个核电设备将自动停止运转。如果掉落的核电燃料继续释放能量,核电厂自动停止后造成的停电,那么非能动降温设备将启动,注入凉水,对压力容器内的温度进行持续降温;同时华龙一号还采用了双重外壳的设计,这样的设计确保在任何情况下,壳内的核燃料不受任何影响。

  核反应堆压力容器实现国产化

  从整体上的核电安全环节来看,装核燃料的压力容器可以说是整个核电厂的心脏,更是核电安全的重中之重,是工业领域尖端技术的体现。压力容器设计师告诉中国工业报记者,核反应堆压力容器是核电厂最中心的设备,技术设计的重要性在于它的安全性。确保核电站的安全,最核心就要确保压力容器的安全,如果压力容器安全,核电厂可以说就是安全的。

  我国核电多年被国外垄断,其掣肘就在于核电站的主设备———压力容器等制造技术难以实现国产化,特别是对高端材料锻件制造能力的要求十分苛刻。

  在“华龙一号”生产制造过程中,中国一重实施全过程质量控制、全流程精品制造。其间,中国一重掌握了顶盖组件、筒体组件整体精加工工艺,解决了马鞍型、J型坡口等复杂三维曲面、大型螺纹孔的批量化生产等关键技术,同时,通过优化工艺方案、提升技术要求、改进焊接流程等手段,攻克了堆芯测量管座等多项新结构的焊接技术难点,确保了“华龙一号”高质量的制造,提前两个月进行水压试验,为核电“走出去”的国家战略提供了有力的装备制造保障。

  作为多年致力于核电大型锻件及核岛主设备制造的中国一重,先后为国内各大制造厂和核电站提供了1000余件核电锻件和40余台核岛一回路主设备。其中二代加、三代百万千瓦级核反应堆压力容器已交付16台,在制的三代百万千瓦级核反应堆压力容器15台。

  未来中国核电正在走向海外

  现在,中国一重所制造的设备随着中核与广核的“华龙一号”核电项目走向海外。“从责任来说,一重是央企肩负着为国家提供重大装备的责任。前期在研发期间的经济效益比较难以显现,但是随着产品的成熟与批量化,我们的效益将得到体现。”中国一重的设计师告诉记者。

  压力容器实现国产化意味着我国三代核电技术的成熟,核电市场未来的发展将进一步扩大。国内核电确定将迎来大规模重启,“一带一路”将使核电“走出去”持续加速,“华龙一号”有望成为国内建设和出口主力,今年1月,英国正式批准设立“华龙一号”通用设计审查,标志着中国拥有自主知识产权的三代核电技术,已经真正落地海上丝绸之路的终点———英国。

  现在,国际上有70多个国家已经或正在计划发展核电,其中“一带一路”沿线国家占40多个,正在计划发展的有十多个国家。预计到2020年,全球将新建约130台核电机组,到2030年前这一数字将达到约300台,其中,“一带一路”国家和周边国家将占到新建机组数的约80%。我国力争2030年前在“一带一路”沿线国家建造约30台海外机组。

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责任编辑: 郑亘波、张爽