国家电投建立起较为完整的核电产业链

时间:2019-12-02 18:35:21

近日,由国务院国有资产监督管理委员会信息中心主办的“核电梦”进入国家电力投资集团有限公司(以下简称“国家电力投资”)。本次活动主要关注国家重大科技项目“大型先进压水堆核电厂”和第一核电模型(cap1400)的设计和开发,关注中国启动核电、引进消化、吸收和再创新、实现三代核电自主的非凡过程。

国家电力投资公司作为中央企业,负责保障国家能源安全。其前身之一,国家核电技术公司,承担了我国三代核电的重要使命。负责引进ap1000三代核电技术,消化吸收和再创新,实现核电厂工程设计、设备制造、工程建设和运行管理的自主性,开发具有自主知识产权的大型先进压水堆核电厂。经过十多年不懈的奋斗,三代核电取得了丰硕的成果。目前,ap1000依靠项目的所有四个单元投入运行。大型先进压水堆核电站国家重大科技项目的研发已经进入收尾阶段,国家电力供应已经建立了相对完整的核电产业链。

秦山核电站的“脑置换手术”

2019年,中国大陆第一座核电站秦山一期核电站并网已有28年。截至今年6月底,秦山核电站已发电5600亿千瓦时。

秦山核电站已经安全高效地运行了28年。保持年轻有它自己的秘密。2018年4月8日,在秦山核电站30万千瓦机组主控制室,拆除了原来两圈塔盘。不久之后,性能更好的新主控制台安装完成。这是秦山核电站30万千瓦机组第18次换料大修的亮点。

主控制台的改造相当于核电站的“大脑替换操作”,这在中国还是第一次。这次,除了更换两套面板外,还更换了与系统集成的140多个机柜,如仪表控制柜和报警柜。接口必须一一对应。路径设计不会错,技术难度是前所未有的。

完成“大脑置换手术”的“主刀医生”是国家电力投资公司上海核工程研究设计院(以下简称“上海核工程研究所”)。在中国核电发展的历史上,该研究所创造了三个“第一”,即秦山核电站,中国大陆第一个自主开发设计的核电站。中国第一个出口核电厂恰希马核电厂被设计和开发。技术一直支持秦山三期核电站,中国第一座重水反应堆。

1970年,中国核电发展正式启动,以“728”为代号,成立“728办公室”(上海核电办公室)和“728研究所”(上海核工程研究所),实施“728工程”(秦山核电站)。728研究所负责总体设计任务,并开始感受河上的石头。

“当时,当核反应堆正在建造时,外国对我们实施了严格的技术封锁,不得不自己研究和探索。”上海核工程研究所前总工程师蔡建平回忆说,由于公共信息有限以及电子计算机等国内条件有限,完成核反应堆分析程序等任务相当具有挑战性。我们都齐心协力去克服困难,加班加点去参加会议。回想起来,这个过程是“热心的”和“强大的”。

据悉,从项目初始阶段,确定技术路线和反应堆类型方案的曲折过程,到克服项目建设中的困难,到并网发电和安全运行,秦山30万台机组凝聚了一代中国核电的智慧和心血,从“原型反应堆”和“试验反应堆”的初步定位,到“商用反应堆”的正式建立,打造了“中国核电从此开始”的伟大成就。秦山核电站被誉为国家荣誉,已成为中国核电技术创新的源泉。

上海核工程学院(Shanghai Nuclear Engineering Institute)与秦山核电站一起成长,至今已成为中国唯一一家全面参与国内各类反应堆研究、开发和设计服务的核电设计院。具有全岛设计能力,拥有完全自主知识产权,实现核电设计技术的出口。

三代核能成为自主能源

拥有世界领先技术和自主知识产权的大型先进压水堆核电站一直是中国核电行业追求的目标。本世纪初,我国有11台在运行和建设中的核电机组,其中8台来自3个不同的国家,共有5种机组。我们怎样才能从跟随和引导中改变呢?

2007年,国家决定从西屋公司引进三代被动式先进核电技术ap1000,并在此基础上启动了中国三代核电完全自主的进程。上海核工程研究所是引进、消化吸收ap1000第三代核电和实施国家重大科技项目“大型先进压水堆核电厂”的技术负责单位。

西屋公司在转让技术时画了一条“红线”,即在引进ap1000核电技术的基础上,中国只有开发净电力超过135万千瓦的大型先进被动核电厂,才能拥有自主知识产权。

突破“135”有什么困难?“就像一架小飞机变成一架大飞机一样,满足135万千瓦以上的净功率要求不能简单地按同样的比例放大。有必要再次进行模型开发、技术设计、设备开发、试验研究和安全评估。”国合一号总设计师、上海核工程研究所所长郑明光表示。

这相当于开一个新炉子,没有捷径!2008年,上海核工程研究所与国内相关大学、研究所、制造业等产学研机构和大量技术人员共同启动了这一重大科研项目。为了突破“135”,中国第一反应堆的核心需要从157个燃料组件改为193个燃料组件。钢制安全壳的厚度需要进一步加厚,直径从39.6米扩大到43米,为核岛主要设备提供更多空间。同时,他们还重新设计和开发了蒸汽发生器,进一步提高了整个机组的性能和效率,总功率约为1500mwe,满足了完全自主知识产权的要求。

新设计需要全面的测试来支持。每个主要关键试验中有许多分项,主要是探索或挖掘出所有可能影响设计的因素,以及挖掘出所有影响安全的因素参与该项目的专家表示,该实验涉及许多合作单位,难度大,要求高,难以协调。例如,有一个非常小的冷凝试验,仅与联合部队就有近70封官方信函。

以下数字只是冰山一角:已学习并吸收了315,557份ap1000技术转让文件,重8.4吨。近477家国内企业和26,000名技术人员参加了会议。已形成293项新产品、新材料、新工艺和新设备,建成43个新试验台。在中国22个世界先进测试台完成6个主要测试科目、17个关键测试和887个独立测试和验证。经过17个月的审查;R&D设计师逐一回答了国家核安全局的5377个问题...

目前,大型先进压水堆核电站重大项目已形成6513项知识产权,进入一个全新的、重要的反应堆着陆阶段。国合一号(cap1400)在安全和经济方面处于世界领先地位。它的设计符合最高的安全标准。经过全面充分的试验验证和安全评价,其安全指标优于ap100015%。在多层防御的基础上,从设计、工程措施和管理等方面,系统地应用被动和简化的概念来预防设备疲劳、人为因素和环境条件变化所造成的风险。此外,批量生产后的成本至少可以降低10%以上,具有很强的国际竞争力。

“这是世界上最大的被动式压水堆核电站,拥有自己的品牌,推动了中国核电工业从第二代向第三代的跨越式发展。”上海核工程研究院副院长陈郁表示,国合一号设备完全由自己设计,国产化率达到85%以上,其余设备可以在国际上公开购买,不涉及产权问题。

龙头企业肩负着全面提升核电产业竞争力的重任。国家电力投资重点关注中国核电产业链的关键环节、薄弱环节和空白环节,大力推进能力建设和体系建设,为产业发展奠定基础和搭建平台。目前,日本电气公司拥有12个核电投资、运营和初步单位、13个核电产业链单位和1个核电研究单位。其业务范围涵盖核电研发、设计、制造、建设、运营和核环境保护。

国家电力投资相关负责人表示,2018年,国家电力投资制定了“2035年一流战略”,朝着建设具有全球竞争力的世界级清洁能源企业的目标迈进了一大步。核系统也将从三代核电自主发展的新起点出发,以先进核能技术的创新为动力,以核能发电和综合利用为先导,加快核电向核电的扩张,实现核系统的安全高效发展,成为集团公司实现战略目标的重要助力。

(编辑:赵金波)

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