“能抗住大飛機撞擊、航油的燃燒，內殼和外殼之間形成負壓，即使內殼受損，放射性物質(zhì)也不會(huì )泄漏到環(huán)境中去。”近日，中核集團首席專(zhuān)家、中國核電工程有限公司總工程師、“華龍一號”總設計師邢繼說(shuō)，“華龍一號”核電機組——中核集團福建福清核電5號機組投入商業(yè)運行，其安全殼是保證電站安全的最后一道實(shí)體屏障，對于核電站的安全至關(guān)重要。
非能動(dòng)安全殼熱量導出系統綜合驗證實(shí)驗裝置受訪(fǎng)者供圖
2月18日，記者獲悉，哈爾濱工程大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)哈工程)核學(xué)院孫中寧教授科研團隊主導參與了“華龍一號”至關(guān)重要的國際首創(chuàng )核電站工程應用技術(shù)——非能動(dòng)安全殼熱量導出系統的設計研發(fā)，解決了一項世界性難題。
我國要求按照“國際最高安全標準”建設核電站，要實(shí)現此目標，需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一，就是當發(fā)生全廠(chǎng)斷電事故時(shí)，仍能高效排出安全殼內的巨量衰變熱，保證電站的最后一道實(shí)體屏障——安全殼不會(huì )發(fā)生超壓破壞。但這是一個(gè)長(cháng)期沒(méi)有解決的世界性難題。
“華龍一號”是我國研發(fā)的首個(gè)擁有完整自主知識產(chǎn)權的三代核電機組，采用了雙層混凝土安全殼設計方案，該方案的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)是充分利用混凝土安全殼設計與運行的成熟經(jīng)驗，具有良好的反應堆功率擴展適應性。但其內層安全殼厚度達1.3米，外層安全殼厚度達到1.8米，厚重的混凝土墻體對安全殼空間熱量的非能動(dòng)導出造成巨大困難，這亦是長(cháng)期沒(méi)有解決的難題。
2011年開(kāi)始，孫中寧教授帶領(lǐng)團隊與中國核電工程有限公司組成聯(lián)合研發(fā)團隊，開(kāi)展非能動(dòng)安全殼熱量導出系統研究。通過(guò)不懈努力，僅用兩年時(shí)間就完成了從機理研究到原理性實(shí)驗，再到關(guān)鍵設備和整個(gè)系統的研制和工程化設計。2012年年底，科研團隊在學(xué)校建成了世界最大的“非能動(dòng)安全殼熱量導出系統綜合實(shí)驗臺架”，用了近一年時(shí)間，對研制系統進(jìn)行了1∶1綜合性能驗證實(shí)驗，完成了與雙層混凝土安全殼相適應的非能動(dòng)熱量導出系統工程化研制。
從2014年開(kāi)始，聯(lián)合研究團隊開(kāi)始進(jìn)行“華龍一號”安全殼熱工水力特性綜合實(shí)驗臺的設計工作，用于檢驗所研制系統在反應堆嚴重事故中，是否真正能夠保證安全殼不超壓。這也是國家核安全監管部門(mén)批準“華龍一號”首堆裝料的前置條件。
在此后4年時(shí)間里，團隊成員齊心協(xié)力，在中國核電工程有限公司研發(fā)基地建起了大規模綜合實(shí)驗裝置，完成了11類(lèi)數十次實(shí)驗。
2018年8月29日是團隊難忘的日子，那天凌晨，團隊完成了最后一次實(shí)驗，研制系統的排熱能力遠超預期，“華龍一號”安全殼防護實(shí)現了由“能動(dòng)”向“非能動(dòng)”的跨越，團隊8年付出終于獲得了豐厚回報。
2020年年底，經(jīng)鑒定，該技術(shù)總體達到國際領(lǐng)先水平。目前，除了剛剛實(shí)現商業(yè)運行的福清5號機組外，在建的福清6號機組，巴基斯坦卡拉奇2、3號機組，以及漳州核電的1、2號機組均應用了項目團隊研發(fā)成果。
