“华龙一号”创新路——中国三代百万千瓦级核电技术是如何自主开发成功的
【行進中國‧精彩故事】
“華龍一號”創新路
──中國三代百萬千瓦級核電技術是如何自主開發成功的
福建省福清市三山鎮前薛村﹐中國核工業集團公司（以下簡稱“中核集團”）福清核電站的所在地﹐在這裡﹐規劃了6臺百萬千瓦級壓水堆核電機組。2014年11月3日﹐國家能源局復函﹕同意福建福清5﹑6號機組工程調整為“華龍一號”技術方案﹐建設國內示範工程。這意味著﹐歷經三十多年風雨﹐具有完全自主知識產權的﹑中國三代百萬千瓦級核電技術終於可以落地了。
“有了‘華龍一號’﹐中國核電走出去將從‘借船出海’走向‘造船出海’﹐于國﹑于民﹑于能源發展﹐都意義重大。”國家能源局原局長吳新雄說﹐“作為中國核電走出去的重要品牌﹐‘華龍一號’將全方位參與國際競爭。”
1997年﹐在中核集團核動力院老基地一個辦公樓裡﹐走廊裡冷冷清清﹐唯有一個小屋子很熱鬧﹕十幾個技術人員激烈討論著百萬千瓦級核電站方案的主要參數﹐包括“157堆芯擴容到177堆芯”。業內人士都明白﹐核反應堆是核電站的“心臟”﹐提出改變核反應堆堆芯容量的方案﹐這意味著中國要開發真正屬於自己的核電堆型了﹕這就是ACP1000（1000兆瓦先進中國壓水堆）誕生的源頭﹐也可以說是“華龍一號”誕生的源頭。因為ACP1000包含的“177堆芯”“單堆佈置”“雙層安全殼”等技術﹐是“華龍一號”採用的最核心技術的基礎。
“當時﹐我國國內唯一的一座已經運行的自主設計核電站──秦山核電站的功率祗有300兆瓦﹐國內核電設計﹑建造1000兆瓦核電站的經驗不足。”中國核動力研究設計院ACP1000項目總設計師劉昌文坦言﹐“怎麼辦﹖帶著夢想向前走﹗中國百萬千瓦核電站的自主創新之路﹐這一走就是十多年。”
十年辛苦不尋常﹗因為自主核電站設計是複雜系統工程﹐涉及幾百個系統﹐光設計圖紙就有幾萬張﹐每更改一個數據﹐牽一發而動全身﹐都可能意味著重新進行新一輪的分析計算。比如﹐ACP1000其中一項設計──事故後操縱員不干預時間由10分鐘延長到30分鐘。面對這個要求時﹐課題組對各種假想事故的薄弱環節進行清理﹑討論﹑確認﹐提出改進措施﹐進行理論計算。中核集團的技術人員在一年多的攻關過程中﹐提出了各種可能的解決方案──“如何使核反應堆在事故過程中得到有效冷卻”“如何使蒸汽發生器的補水既要足夠又不能過多”等﹐他們進行了一百多種方案的理論計算﹐終於攻關。在ACP1000的研發中﹐類似這樣的例子還有很多。
到2009年年底﹐中核集團已經完成了CP1000示範工程福清5﹑6號初步設計。2010年1月﹐中核集團在CP1000的基礎上啟動ACP1000重點科研專項研發。日本福島核事故後﹐中核集團按照最新法規要求﹐對ACP1000進行了改進﹐完成了頂層方案的設計。
與此同時﹐中國廣核集團（簡稱“中廣核”）也在自主研發三代核電技術。自2005年以來﹐中廣核在法國引進的百萬千瓦級堆型──M310型的基礎上﹐也開展了自主研發的歷程﹐通過多項技術改進﹐從CPR1000發展到CPR1000+技術﹐再到最終的ACPR1000+技術。
日本福島核事故後﹐國際社會﹑中國政府部門和社會公眾對核安全提出了更高的要求和期望。“造船出海”的核電“走出去”戰略昇級為國家戰略。將中核ACP1000和中廣核ACPR1000+技術進行融合的設想被提出﹐並由國家能源局牽頭﹐召集雙方領導專門召開協調會﹐商議將兩家技術進行合併﹐具有完整自主知識產權的三代核電品牌“華龍一號”呼之欲出。
採用世界最高安全要求和最新技術標準
到2013年﹐中核集團ACP1000和中廣核ACPR1000+技術都已經相對成熟﹐強強聯手﹐“華龍一號”的研發很快獲得突破。
中核集團“華龍一號”總設計師邢繼介紹﹕“按照最終確定的融合方案﹐‘華龍一號’採用ACP1000技術和177堆芯﹐燃料採用中核集團開發的CF自主品牌。在設計創新上﹐‘華龍一號’提出‘能動和非能動相結合’的安全設計理念﹐設計了雙層安全殼﹐安全和性能指標達到了國際三代核電技術的先進水平。一旦發生事故﹐能夠保證堆芯安全﹐帶出堆芯熱量。而且通過電力驅動等方式循環﹐可以達到冷卻效果。即便在電源等動力源喪失時﹐依靠自然循環﹐也可以達到冷卻目的。”
中國工程院院士﹑核反應堆及核電工程專家葉奇蓁介紹﹕“總的來說﹐‘華龍一號’有兩個突出優勢﹕首先是在安全性上達到了‘福島事故’後國家核安全局提出的新的核安全目標和需求﹐滿足國際最高的要求。其次是‘華龍一號’採用的技術﹐都是經過實踐考驗的成熟技術﹐降低了核電站在建設工期和質量上的風險。”
中核集團新聞發言人潘建明接受記者採訪時說﹕“為了給‘華龍一號’貼上‘完整自主知識產權’的標籤﹐中核集團先後開展了54項科研課題﹐與64家國內外大學﹑科研院所和相關企業開展了117項合作﹐並已在海外市場開發的目標國進行專利佈局﹐國內自主研製的核電設備能夠滿足國內外工程所需﹐國產化水平高﹐至少在85%以上。”
2014年8月﹐國家能源局組織我國43位院士專家﹐對三代核電“華龍一號”總體技術方案進行評審。專家組一致認為﹕“華龍一號”以“177組燃料組件堆芯”和“三個實體隔離的安全系列”為主要技術特徵﹐採用世界最高安全要求和最新技術標準﹐滿足國際原子能機構的安全要求﹐實現了集成創新。
2014年12月﹐中國自主三代核電技術ACP1000在維也納接受並通過了國際原子能機構反應堆通用設計審查﹐這有利於“華龍一號”自身設計的完善和優化﹐對提高中國自主核電品牌的國際競爭力以及國際化水平將產生積極影響﹐意味著中國核電開啟了“造船出海”的新時代。
“走出去”﹐中國核電準備好了
現在﹐凝聚著中國核工業人智慧與心血的“華龍一號”﹐和高鐵一起﹐成了走出國門的“中國高技術”的拳頭品牌。
記者瞭解到﹐目前﹐中核集團和中廣核目標示範工程前期準備工作進展良好﹐具備開工條件﹐除了福清5﹑6號機組﹐廣西防城港核電廠二期3﹑4號機組也將採用“華龍一號”的技術﹐國內示範工程計劃2020年底建成﹐而且“華龍一號”將在國外落地。
中核集團介紹﹐中國核電“走出去”﹐已經準備好了。“華龍一號”能夠確保不侵犯國外核電公司的知識產權。此外﹐作為核電出口的必要支撐﹐經過多年研發﹐中核集團的核燃料產業也完全具備出口能力。
“‘華龍一號’是我國具有完全自主知識產權的﹑中國的三代百萬千瓦級核電技術。它將在國內外分別落地﹐標誌著我國核電走出去戰略獲得重大突破﹐國內國際兩個市場前景廣闊。”中國核工業集團公司董事長孫勤充滿信心地說。（光明日報記者 袁于飛）
（编辑/孙岚）