核电站小型化,是全世界都竞相研究推进的一个核能利用最前端技术实践,因为核电站越小其所能应用的场景反而会越大,而中国借助这个近700亿元总投资额的海南昌江核电站(包括四台大型堆和玲珑1号小型堆),在中国沿海地区进行了一次成功的实验,同时在保障安全的基础上还将成为核电站小型化的世界第一,因此也被普遍认为是中国迈向核动力航母的一次预演和陆上实践为核动力航母的建设积累经验。
今天小编就围绕海南昌江核电站建设特别是玲珑1号向大家展示一下这个巨无霸工程。
顾名思义,这个核电站就在海南省昌江县的海尾镇,再具体一点,是在一个叫塘兴村的小渔村里。
按照最初的规划,这个叫做海南昌江核电站的核电项目将预留四台核电机组的建设规模,一期总投资为190亿元人民币规划建设两台核电机组,在开工建设当时,还一举成为了海南省有史以来一次投资额历史最高,技术最为先进,安全环保标准,要求最严苛的新能源建设项目,该核电站建成投运之后,不仅是中国核电建设领域的又一个里程碑同时在核电站建设秉承绿色环保安全第一的理念,将该核电站区域打造成为一个生态风景旅游观光区。
整个项目前期工作是在2005年9月份就已经展开了,两年后确定引入中核工业集团作为主投资人并投入了大量的人力物力,以及1,500万元资金进行前期工作,中核集团和华能集团分别负责项目的可行性研究报告和选址等工作,分工协作进展良好,项目实时地所在海南省委省政府也发布相关文件全力支持项目建设,并于2007年的12月份完成了项目的可行性研究报告。
昌江核电站是在2010年4月25日正式开工建设的。
整个项目投资运营主体为中国华能集团与中核工业集团两大央企联合体共同出资建设,其中前者占股49%,后者为51%,并按此比例注入资本金,注入资本金,总额为项目总投资金额190亿元的20%,也就是38亿元人民币。
同时之所以将核电站选在昌江县主要是考虑,海啸,地震,台风等各种因素,在6个备选地址进行综合衡量的结果,同时该区域还紧邻海南著名的风景区棋子湾,建在这里有利于在保障核电运行安全和环境安全水平的前提下,形成生态旅游观光区域的一体化无缝衔接。
同时对于这一选择,也充分证明了中国在核电建设领域对于安全把控的绝对信心和强大的底气。
特别是经过项目地质和地震等有关领域权威人士的研究,来借鉴日本福岛核电站悲剧的基础上,最终确定将核电站建设,按照万年一遇的安全停堆标准进行设计建造,也就是说,即便遇到1万年一遇的超级地震,昌江核电站也能够杜绝因地质地震等灾害客观停堆,确保核电安全运行和主动停堆万无一失。
昌江核电站 先期开工建设的1号核电机组采用中国第2代核电反应堆技术,经过近4年时间的紧张施工,最终于2014年12月份正式建成;而2号机组同样也是一期工程的一座,也与同时开工建设。
开工建设后,有一台吊装能力900吨的履带式起重机将173吨的穹顶通过近50分钟的时间精准安装到位,在2012年9月28日正式完成了核反应堆穹顶的吊装施工,当时施工建设单位为中国核电建设集团股份有限公司旗下所属的中核集团第二十二建设有限公司,上述两座核电站机组均为65万千瓦装机容量采用中国第二代改进核电技术,该核电站设计寿命为60年,每年发电量将达到80亿度。
项目启动两年后,华能和中核两家央企签署了本文所设昌江核电项目建设的合作框架协议,当然当时还没有确定核电站的地址和名称。
同年10月29号,海南省成立了核电项目建设筹备处,去年3月份,两家央企与昌江县人民政府签署战略合作协议。
2008年7月18号获得国家正式批准,11月27号海南核电有限公司召开了第1次董事会,并于12月8日中核集团海南核电有限公司正式挂牌,土石方工程也于当年的最后一天正式开工。
2010年8月4日一豪横的混凝土浇筑顺利完成,16年8月12日一期工程,2号机组正式投入商业运行,最终一期工程确定的总投资金额增长45亿元到235亿元,同时也标志着一期工程全面建成。
按照当时的规划设计装机容量,两台核电站机组建成之后,将使整个海南省发电装机总容量(290万千瓦)增加近50%。
整个前期两台核电机组在2014年正式建成之后,为海南省近年来的经济发展以及能源需求发挥了至关重要的作用,但是随着经济的发展,用电需求迅速增加,昌江核电站二期工程另外两台机组的预留电视规划正式提上日程,并于2020年9月份,经国务院常务会议审议通过,将建设3号4号核电机组,采用第3代也是目前我国和全世界安全技术保障水平最高的核电技术,总投资金额近400亿元人民币。
具体的选型型号为华龙1号的融合版,每台机组的电功率为1200兆瓦。
整个工程三四号机组的施工工期为5年,3号机组开工之后10个月,4号机组正式开工建设。
7月15日,比预期工期提前了45天,成功开始了3号机组核岛安装。
2022年7月29日,3号机组非能动堆腔注水箱顺利吊装成功。
2010年国家发改委正式核准项目建设, 2015年8月28日是一个值得纪念的日子,随着核燃料组件,加入核反应堆内昌江核电站第1台机组完成首次装料并,正式进入带核试运行的阶段中,两个半月后的11月7日1号机组正式并网发电,12月5日就达到了满功率运行状态,电功率达到660兆瓦,并于2016年正式投入商业运行,按照每年发电,81度130万千瓦装机容量来测算,每年能够减少煤炭同等消耗4000万吨,减少二氧化碳排放750万吨,二氧化硫210万吨。
而上述2期工程的3号和4号机组装机容量均为120万千瓦,具体由华能海南昌江核电有限公司负责建设运营和投资等各项工作,如果建设工程进展顺利将于2027年正式建成投运。
整个二期工程建成后,每年将可以发电,至少在180亿千瓦时,相当于减少550万吨标准煤和1,300万吨二氧化碳排放!为了确保昌江核电站安全运行,项目设计建造单位将安全放在第1位,充分考虑台风,海啸,地震乃至军事活动和飞机航线等等水文地质极端情况影响,同时设置了严密的三层核安全防护墙。
其中核燃料元器件的外包壳用锆合金制造,确保密封性最佳,以及长期封存裂变废料的能力。
其次是压力容器装置确保严密的压力,可把放射性控制在第一道回路内,杜绝向外扩散。
最后在核反应堆的最外层还用一个约90公分厚的钢混浇筑的物理保护壳,真正让和废料中的放射物质即便溢出也不能突破钢筋混凝土外壳,可以说是做到了万无一失,这也是中国在核电站建设中的一个独创。
而作为我国自主研发的具有多用途模块式的核反应堆小型堆玲珑1号,同时也是全此类小型核反应堆建设地址也选择了在了海南省昌江县昌江核电站相关区域内。
作为全球第1个商用化的小型核电站核反应堆,采用的同样是中国华龙1号及acp-1000推行技术,所采用的是军民融合的技术,单台核电机组的功率为12.5万千瓦,年发电量超过10亿度,至少可以满足150万人的家庭生活用电需求。
同时它是我国具有完全自主知识产权的小型化、商业型模块化压水核反应堆。
分别为军用的成熟的核动力和压水堆技术,整个核反应堆,长和宽均在10米以内,高度为14米左右,相对于华龙1号和国合1号来讲,实在是一个小巧玲珑的家伙,其功率仅为华龙1号的1/10,占地面积也小了2/3。
别看它小,但是造价可也是不菲的,其总投资金额约在80亿元人民币,同时其采用军民两用的融合技术、并采用模块化的方式进行设计建造,因此其建设成本分摊较低,有利于今后的更新换代,玲珑1号核反应堆是在2021年7月3日正式开工建设的,施工工期为58个月。
到2022年9月份完成了汽轮机厂房0米梁板结构施工,截止2022年12月上旬玲珑1号的核岛正式开始安装施工,土建安装施工比预期的工期计划提前了73天,与核岛土建施工同步进行的,还有压力容器和蒸汽发生器等核心设备器件的安装调试工作也在紧锣密鼓的进行中,中核二二建设有限公司,在昌江核电站3期前两期工程和玲珑1号的建设中,可以说是出尽了风头,都有其参与施工主程承建的身影。
玲珑1号核反应堆与航母上的所采用的核反应堆,从总体结构设计及功能上来讲,并无二致,主要就在于所使用的核燃料的丰度上的区别,一般民用核电站,核燃料的风度仅为5%以下就可以,而核航母上的核反应堆其丰度至少要在50%以上,这可以参考美国的福特级核动力航母的燃料丰度。
从中国核电技术的起源来讲,华龙1号是在法国核反应的基础上发展起来的,而国和1号是从美国的核电技术发展起来的,因此我国在小型堆的设计上采用华龙1号这个世界最先进的核电技术,其背后的深意给我们留下了极大的想象空间,随着我们在航空母舰的建造上已经有了三艘常规动力航母,未来是否发展核航母应该不是个问题了,问题是我们能否造出来在航空母舰上提供动力的小型化核反应堆,并且陆上实验又是必不可少的一步,同时从成本上来讲也更加可控。
可以从某种角度上来讲玲珑1号的建设,被某些人认为是中国建设核动力航母的一次预演或者是实验,也并不为过!但是我们也不得不谨慎的乐观特别需要指出的是,核燃料的风度从5%提高到50%,绝不是一件易事,其所需要的技术研发与核心科技的掌握都不是一蹴而就的,甚至需要很长的时间,其中个别关键问题的攻克,甚至需要强大的技术储备和资金支持,所以大家尽情期待吧!另外中国核工业集团和华能集团联合在海南建设的昌江核电站,已经成为中国最南端的能提供持续的高效清洁无污染的安全能源,助力中国双碳目标实现的主战场,将为海南未来的发展增加更多绿色的成分、为海南经济腾飞提供持续不断的能源动力供应,这才是我们更加需要重视的!