多种手段探索核电“宝宝”华龙1号水压试压泵供电可靠性

最近《华龙一号》火了！今年4月15日，国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，决定批准建设“华龙一号”第三代核电技术示范机组。从此，“华龙一号”这个称呼就经常出现在人们的视野中。

这个“华龙一号”到底是什么？和其他核电站有什么不同？为什么核电视其为珍宝？《经济日报》记者会一一回答你的问题。

老师很有名，技术也很先进

TTOM: 0px; TEXT-TRANSFORM: none; BACKGROUND-COLOR: rgb(255,255,255); TEXT-INDENT: 28px; MARGIN: 0px 0px 25px; PADDING-LEFT: 0px; LETTER-SPACING: normal; PADDING-RIGHT: 0px; FONT: 14px/24px simsun, arial, helvetica, clean, sans-serif; WHITE-SPACE: normal; COLOR: rgb(43,43,43); WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; font-stretch: normal; -webkit-text-stroke-width: 0px">普通人对核能总有一种神秘感。

几千年来人类一直都在为扩大能源、提高自己驾驭自然界的能力而奋斗。

在掌握原子能以前,人类利用的几乎一切能源,如煤炭、石油等归根结底都来自太阳的辐射。种种能源转换和传输只是分子和原子的重新组合,不涉及原子核内部结构变化。

人类到20世纪初才逐渐认识原子核。人为地促使原子核内部结构发生变化,释放出其中蕴藏的巨大能量。但真正得以应用,是20世纪40年代才实现的,这也是原子能工业的开端。

目前,核电与火电、水电一起构成世界3大电力支柱。核电厂与火电厂的运行原理其实是相同的,都是用蒸汽推动汽轮机、带动发电机发电,区别在于火电厂依靠燃烧化石燃料释放的热能来产生蒸汽,核电厂则依靠核燃料的核裂变反应释放的核能来产生蒸汽。

也就是说火电厂烧的是煤,而核电厂常用的核燃料是铀-235。铀的能量巨大,一吨铀-235的原子核裂变可以释放出相当于270万吨标准煤燃烧所放出的能量。

我们总是听报道说到第几代核电站,那么核电站又是如何划分的呢?

自1954年,前苏联建成电功率为5兆瓦的实验性核电站以来,核电技术的发展可以划分为第一、二、三、四代。

第一代核电站是指各国在20世纪50年代开发建设的实验性原型核电站,证明了利用核能发电的技术是可行的。

第二代核电站是指20世纪70年代至现在正在运行的大部分商业核电站,证明了发展核电在经济上是可行的。

第三代核电站是指满足《美国用户要求文件(URD)》或《欧洲用户要求文件(EUR)》,具有更高安全性的新一代先进核电站技术。

第四代核电技术是目前正进行概念设计和研究开发的,在反应堆和燃料循环方面有重大创新的核电站,它着眼于核能更长远的发展,但最快也只能在2030年以后开始商业应用。

我国核工业也是从20世纪50年代起步的,今年正好是中国核工业创建60周年。而“华龙一号”就是中国核工业60年坚持自主创新的结晶。

“华龙一号”的“父母”是中国核工业集团公司和中国广核集团两大核电巨头,是在我国30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上,根据福岛核事故经验反馈以及我国和全球最新安全要求,研发的第三代先进百万千瓦级压水堆核电技术。

“既自主创新,又博采众长,可以说它有身份、有基础,说师出名门并不为过。”中核集团公司董事长、党组书记孙勤介绍,“华龙一号”机组的最大电功率能达115万千瓦时,福清核电站的6台机组预计于2020年底全部建成投产,年发电量将达到450亿千瓦时,年总产值达170亿元。

身穿盔甲 不怕撞震

“你看,中间圆形的就是反应堆厂房,一高一低两圈钢筋就是‘华龙一号’显著特点之一——双层安全壳……”站在“华龙一号”首台落地的福清核电5号机组基坑旁,福清核电项目部总经理助理赵宝贵似乎已经从绑扎的钢筋中看到了“华龙一号”示范堆建成后的模样。

为了让记者更好地对核电站有所了解,赵宝贵对着模型讲解着。

核岛和常规岛是核电厂的中枢,从外部看去,这是两个分别呈圆形和方形结构的厂房,核电生产过程中的主力厂房和设备大部分被安装在这两个“岛”里。

和其他核电站工作原理相同,“华龙一号”的产电过程需要在两个“岛”之间完成,通过核岛反应堆堆芯里铀原子在中子的撞击下裂变产生热量形成蒸汽,传输到常规岛厂房,推动汽轮机转动做工,最终产生电能供应。

这个有些复杂的核电生产过程,如果用一句话概括就是,“核岛是产生能量的地方,常规岛是转换能量产生电的地方”。

三代核电站最为突出的优点就是更加安全。

从指标来说,“华龙一号”完全可以满足三代技术指标,在很多安全指标上还超越了现有三代核电技术的要求。

“华龙一号”的反应堆设计是“从157堆芯扩容到177堆芯”,提出改变核反应堆堆芯容量的方案就意味着要开发出真正属于中国自己的核电堆型。相比国内在运核电机组,发电功率提高5%至10%的同时,降低了堆芯内的功率密度,提高了核电站的安全性。

“华龙一号”创新性地采用“能动和非能动安全设计理念”,以非能动安全系统作为能动安全系统的补充,可在保证技术成熟性的同时,大幅提高安全性。

它拥有的双层安全壳,内层确保反应堆发生事故的情况下放射性物质不会外泄,外层抵抗外部撞击的损害,可以抵御类似商用大飞机撞击,厂区也可抵御相当于日本福岛核事故中的地震震级。

日本福岛事故对世界核电发展影响巨大。为了更加安全,“华龙一号”提高了电厂的事故应急能力。充分吸取福岛核事故的经验反馈,采用多样化手段提高了水压试压泵电源可靠性、增大蓄电池容量,设置移动临时供电措施、延长操纵员不干预时间及改进严重事故工况下应急指挥中心和运行支持中心的可居留性和可用性等,增强了极端外部灾害防护能力和事故应急能力。

中国核电 放眼世界

在国内,目前国家已同意依托中核集团福清5、6号机组和中广核集团防城港核电站3、4号机组建设“华龙一号”国内示范项目。2015年5月7日,“华龙一号”国内首堆——福清5号机组开工,随着示范项目的开工,其在国内扩大布局的速度将稳步提升。

放眼世界市场,“华龙一号”也有很强的商业竞争力。它具有完整自主知识产权,共获得743件专利和104项软件著作权,覆盖了设计技术、专用设计软件、燃料技术、运行维护技术等领域,满足核电“走出去”战略要求。而且其充分利用我国目前成熟的核电装备制造业体系,自主研制了关键设备和部件,首堆示范工程设备国产化率大于85%,并具有良好的经济性。

自1986年以来,中核集团已累计出口1座核研究反应堆,5台微型反应堆,6座核电机组,积累了在国外的核电建设和运营管理经验。而有了“华龙一号”,中国核电走出去将从“借船出海”走向“造船出海”,于国于民于能源发展,都有重大意义。作为中国核电走出去的重要品牌,“华龙一号”要全方位参与国际竞争。在国内建设示范工程,将增强国际市场对于我国核电技术的信心,也将进一步促进“华龙一号”的走出去。

虽然国内项目刚刚开建,但“华龙一号”在国外市场已经颇受关注,也赢得了市场。去年2月,“华龙一号”出口巴基斯坦;今年2月,中阿政府签订了《关于在阿根廷合作建设压水堆核电站的协议》,标志着中国自主三代核电技术成功出口拉丁美洲。目前,中核集团正在建立海外市场开发体系,积极推动在英国、阿根廷、埃及等国家和地区近20个核电项目合作。