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十年沉浮三代核电终于国产化

2021-12-15 来源:内江机械信息网

记者从第二十五届国际核工程大会获悉,目前核能在我国已进入规模化发展新时期。我国共有在运核电机组36台,在建机组20台,居世界第一,总装机容量约5693.5万千瓦,到2020年,核电运行和在建装机容量将达到8800万千瓦。

非能动三代核电技术从蓝图变为现实,浙江三门和山东海阳AP1000项目建设工程的热试工作全面结束,1号机组计划于今年第四季度相继并网发电。我国自主开发并具有完整知识产权的“华龙一号”(HPR1000)全球首堆-福清核电5号机组于今年5月25日实现反应堆厂房穹顶吊装。此外,我国自主开发的CAP1400非能动核电技术示范工程也即将开工建设。

过去十年,是我国第三代核电技术引进消化吸收再创新的十年。

十年前,作为实现第三代核电自主化的依托,我国决定引进美国西屋公司AP1000非能动三代核电技术,并成立了国家核电技术公司。如今,AP1000首台机组即将建成发电,中国终于完成了三代核电技术的国产化和标准化,并进入规模化发展阶段。据悉,第四代先进核电技术也正在进行布局。

从无到有的三代核电工程

第三代核电技术AP1000是一种先进的“非能动型压水堆核电技术”。AP1000最大的特点就是设计简练,易于操作。和传统的能动压水堆安全体系相比,非能动的安全体系要简单有效得多,既进一步提高了核电站的安全性,同时也能显著降低核电机组建设以及长期运营的成本。

世界首批AP1000核电机组是中美两国最大的能源高科技合作项目。据国家电力投资集团公司董事长王炳华介绍,依托项目采用美方设计、中方建造、中外联合、中方为主的建设方案。

“一项新的核电技术应用,从图纸到工程从来都不是容易的事情,三代核电60年寿期对设备制造的要求非常高。”面对设备制造、工程建设和工程设计的全新挑战,我国不但一一克服了困难,还深入理解和掌握了非能动核电技术,包括大体积混凝土、主管到焊接等一系列关键施工技术,设备国产化率从1号机组的32%逐步提高到4号机组的72%。

“在AP1000技术引进消化吸收的基础上,我们结合首批机组建设的实践经验,结合中国标准的要求以及福岛核事故之后的经验反馈,完成了本土化、标准化设计,并建立了覆盖设计、采购、制造和建造的整个项目管理流程的三代核电工程建设管理体系。”王炳华自豪地说。

三代核电技术CAP1400蓄力待发

当完整的三代核电工程建设管理体系建立后,我国开始自主开发CAP1400非能动核电技术。大型先进压水堆CAP1400核电工程的开发,这项工作被列为国家16个重大科技专项之一,国内近200多家企业、2万多名技术人员参与到研发设备、试验验证、设备研制、材料研制的各个环节,目前CAP1400已经通过安全评审,位于山东荣成的CAP1400示范工程的详细设计完成了96%,即将开工建设。

CAP1400核电站采用完全非能动安全设计理念,功率为150万千瓦,设计寿命60年,是目前世界上功率最大的非能动压水堆核电站。在严重事故发生的情况下,72小时之内不需要人工干预,72小时之后只需要少量的场外应急干预即可以保障核电站的安全。

CAP1400的安全性、经济性、环境友好性达到了三代核电的先进水平。评审历时17个月,260多位专家学者直接参与,30多次的对话、讨论,887个工况试验,提出、解答各类问题5000余个。

令人兴奋的是,三代核电技术设备材料正在实现自主化。国内企业已经掌握了符合国际标准要求的AP1000和CAP1400设备关键设备、材料的设计制造技术,建立了先进的核质保体系,掌握了屏蔽泵、反应堆压力容器、蒸汽发生器等40余件关键设备技术,并成功研制出60余项关键材料,符合国际先进标准要求的三代核电产业链逐步形成,CAP1400示范工程的设备国产化率将达到85%以上。

随着我国核电企业与阿根廷、土耳其、南非、英国等国签署了一系列协议,“华龙一号”和CAP1400为代表的中国自主核电型号已成为继高铁之后承载中国高端制造业出海的“新名片”。据悉,中国目前已经“走出去”6台核电机组,其中包括2台“华龙一号”核电机组。

上海核工程研究设计院院长郑明光说:“出口一个核电站,相当于出口100万辆小汽车。”因为中国核电“走出去”的不只是技术,还有装备制造和人才队伍。每一座核电项目的“走出去”都意味着整个核电产业链体系的走出去,不只是一个产品,为我国带来的将是技术发展的价值、设备装备的价值、人才发展的价值等。

压力与希望并存的时代

我国核电技术登堂入室的同时,也不能忽视目前核电工业存在的问题。

“目前核能工业处在一个什么样的时代?是有着巨大分歧、压力和希望并存的时代。”去年,有人问国家核安全局核电安全监管司司长汤搏:“怎么样保证核电站的乏燃料几万年、几十万年的安全?”汤搏回答说:“你能预测人类三五百年、乃至一千年后的命运吗?如果不能,你要求我预测核电几万年、几十万年以后的事情,多不公平。”

这件事让汤搏意识到,和其他的工业领域不一样,核能产业和人类的伦理观、世界观紧密地连接在一起。“这么多年来,反核人的观点依然没变,还是安全问题。”汤搏觉得,诚然核能领域还有一些工作仍有不足,但最重要的问题还是社会宣传工作没有做好。“核能工业的发展,一定要与人文相结合。”

“核能界有一个特点,就是圈子比较封闭,喜欢自说自话,他们自己不断地在为核能的正当性进行自正,不大关心其他人怎么看待核能。”汤搏举了个例子:这次大会的主题叫做清洁、绿色、可靠,但实际上,国内对核能的争论非常多,很多人认为核能并不是清洁能源。“这是学术界需要研究的事情,所以我们在思考问题的时候,一定要有开放的心态,一定要了解其他行业对我们怎么看。”

除了安全性,第二个问题就是经济性。随着新能源技术革新加速、成本大幅度降低,带来的市场竞争挑战,核电必须要在安全性和经济性的统一中来提高竞争能力。

纵观核电半个多世纪的发展史,世界上核电使用的依然是上世纪美国提出的反应堆体系。“每次重大核事故以后,我们就要上面加一些设备、系统,这实际上是外延式的发展,没有本质的创新。”汤搏觉得,这样的做法使得核电的造价使电力行业没有办法承受。

作为核电的投资开发商,王炳华也深刻地认识到,核电项目的地理空间、市场空间和政策空间对核电站的效益有着巨大的影响。他建议,在技术方面,要继续通过创新简化设计,使设备、材料和工程量大幅度减少,同时完善标准化设计、工厂化预制、模块化施工的模式,提高建造效率。另一方面,要加大与产业链上下游合作力度的同时,广泛开展国际合作,从核电站产业链各个环节来降低建造成本,并借助国际分工的优势来推进核电项目的建设。

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