探秘“華龍一號”
“華龍一號”全球首堆中核集團福建福清核電5號機組于1月30日正式投入商業(yè)運行，標志著(zhù)我國在三代核電技術(shù)領(lǐng)域躋身世界前列，成為繼美國、法國、俄羅斯等國之后真正掌握自主三代核電技術(shù)的國家，核電技術(shù)水平和綜合實(shí)力已躋身世界第一方陣。
“華龍一號”有何不同?“國之重器”如何鑄成?未來(lái)前景怎樣?記者近日走近“華龍一號”全球首堆機組，探秘核電“國之重器”。
更自主，核心設備全部國產(chǎn)
一顆顆不起眼的淺黑色“粉筆頭”，便是核燃料的主要成分——鈾混合物粉末燒結成的二氧化鈾陶瓷芯塊。它們安放于特制的圓柱形稀有金屬容器中，共同組成了堆芯，也就是核電站的“心臟”。
“華龍一號”采用177組燃料組件堆芯，讓單臺機組裝機容量高達116.1萬(wàn)千瓦。“心肌更發(fā)達，功率也更高。”福清核電副總工程師周賽軍打比方說(shuō)，這是“華龍一號”的“獨門(mén)秘籍”——堆芯數量的增加不但提升了功率，也帶來(lái)了單個(gè)組件負荷的減輕，安全度隨之進(jìn)一步提升。
“核電最關(guān)鍵最核心的技術(shù)一定要立足自主創(chuàng )新、自立自強。”中核集團福建福清核電有限公司董事長(cháng)徐利根說(shuō)。
記者了解到，在近20年的研發(fā)工作中，“華龍一號”研發(fā)團隊共開(kāi)展了54項科研攻關(guān)項目，其自主知識產(chǎn)權覆蓋了設計、燃料、設備、建造、運行、維護等領(lǐng)域，在反應堆堆芯設計、能動(dòng)和非能動(dòng)安全技術(shù)、燃料技術(shù)、計算分析軟件等方面，真正掌握了核心技術(shù)。
技術(shù)的自主創(chuàng )新也帶動(dòng)了高端裝備制造業(yè)升級。“華龍一號”涉及5300多家設備供貨廠(chǎng)家，分布全國各地，各項組件共計6萬(wàn)多臺套設備，所有核心設備實(shí)現國產(chǎn)，設備國產(chǎn)率達到88%以上。一大批核電裝備和零部件生產(chǎn)企業(yè)伴隨“華龍一號”迅速成長(cháng)，形成了哈爾濱電氣、東方電氣、上海電氣等國企為主導的三代核電裝備供應鏈。
不僅如此，通過(guò)“華龍一號”示范性工程的建設，我國核電建造隊伍已全面掌握了自主建造三代核電站的核心技術(shù)和建設經(jīng)驗，目前已形成每年8至10臺套批量化三代核電主設備制造及電站建設能力。
更經(jīng)濟，成本降低兩至三成
“華龍一號”首堆機組投入商業(yè)運行，能產(chǎn)生哪些效益?中核集團福建福清核電有限公司總經(jīng)理趙皓給出了兩組數據。
單臺機組裝機容量116.1萬(wàn)千瓦，每年發(fā)電近100億千瓦時(shí);相當于每年減少標準煤消耗312萬(wàn)噸、減少二氧化碳排放816萬(wàn)噸，植樹(shù)造林7000多萬(wàn)棵。
“‘華龍一號’首堆機組商業(yè)運行，不僅能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，對于改善我國能源結構、助力‘碳達峰’‘碳中和’戰略目標的實(shí)現意義深遠。”趙皓說(shuō)。
從2015年5月7日正式落地福清，到2021年1月30日投入商業(yè)運行，相較國外同類(lèi)工程，“華龍一號”首堆機組成本降低了20%—30%。“這讓‘華龍一號’成為當前核電市場(chǎng)上接受度最高的三代核電機型之一。”趙皓告訴記者，在巴基斯坦卡拉奇，2臺“華龍一號”在建機組順利推進(jìn)，智利、英國等也紛紛提出了項目引進(jìn)的合作意愿。
據介紹，按目前市場(chǎng)情況測算，每臺“華龍一號”機組全壽命期內在國內創(chuàng )造產(chǎn)值將超過(guò)2000億人民幣，并提供超過(guò)15萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。另外，每出口一臺“華龍一號”機組，將為我國帶動(dòng)相關(guān)機電產(chǎn)品和材料出口近200億元。
“與高鐵一樣，‘華龍一號’是中國裝備制造‘走出去’的亮麗名片。”徐利根說(shuō)。
更安全，“硬核”保障降低風(fēng)險
核電站最核心的部分是堆芯，就好比火電廠(chǎng)的鍋爐，這也是最怕出問(wèn)題的部分。世界上的絕大多數核事故是因為核電站遭遇事故誘因停堆以后，余熱無(wú)法導出，導致堆芯熔毀，進(jìn)而引發(fā)放射性物質(zhì)釋出。
“第二代核電技術(shù)采用‘能動(dòng)’系統為堆芯降溫，也就是通過(guò)外部電能提供動(dòng)力，驅動(dòng)冷卻水循環(huán)降溫。”趙皓說(shuō)，“華龍一號”給堆芯上了“雙保險”。
攤開(kāi)核島剖面圖，趙皓告訴記者：“我們在堆芯上方安置了3個(gè)千噸級的超大水箱，一旦能動(dòng)系統無(wú)法使用，水箱里的數千噸水不需要動(dòng)力驅動(dòng)，就能順勢而下，依靠重力自然循環(huán)為堆芯降溫。”這一套非能動(dòng)系統和能動(dòng)系統結合的設計，讓堆芯熔毀和放射性物質(zhì)釋出的風(fēng)險大幅降低。
“華龍一號”的“硬核安保”遠不止于此。站在高處眺望，核島被巨型混凝土外殼所包裹，就像披上了一件“硬甲”。硬甲其實(shí)分兩層，內殼厚1.3米，外殼厚1.8米，全部采用高強度的預應力混凝土，不僅能把放射性物質(zhì)牢牢鎖住，其強度還可抗大飛機沖撞和9級大地震。
“作為世界最先進(jìn)的第三代核電技術(shù)，‘華龍一號’的安全性是它最大的優(yōu)勢。”趙皓說(shuō)。
