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华龙一号海外首堆投入商业运行,系中国自主三代核电

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-10-02   来源:风电设备   作者:风电齿轮箱   浏览次数:79
核心提示:华龙一号是我国具有完整自主知识产权的第三代核电技术。尽管我国早在1964年就爆炸了我国第一颗原子弹,但我国的民用核技术的起步,却比法国、美国、日本、俄罗斯等先进核电国家落后了30多年。要知道。民用核电产业的历史,距今一共也就70余年。我国自主设计的第一座核电站——秦山核电站,1985年才开始建造,而世界上的第一作核电站早在1954年就建成了。上世纪八九十年代,我国引进法国技术建设大亚湾核电站的时候,水泥、钢筋等几乎所有的源材料都要进口。但一旦起步,我们就会全力冲刺。如今,华龙一号的商业运行,标志着中国的核

   

华龙一号是我国具有完整自主知识产权的第三代核电技术。
尽管我国早在1964年就爆炸了我国第一颗原子弹,但我国的民用核技术的起步,却比法国、美国、日本、俄罗斯等先进核电国家落后了30多年。
要知道。
民用核电产业的历史,距今一共也就70余年。
我国自主设计的第一座核电站——秦山核电站,1985年才开始建造,而世界上的第一作核电站早在1954年就建成了。
上世纪八九十年代,我国引进法国技术建设大亚湾核电站的时候,水泥、钢筋等几乎所有的源材料都要进口。
但一旦起步,我们就会全力冲刺。
如今,华龙一号的商业运行,标志着中国的核电技术已经可以与我们曾经的师傅们相比肩了。
华龙一号是目前为止最为先进的第三代核电技术。
何谓第三代核电技术,尚未有统一的定义。
但总的来讲,第三代核电站要在目前世界上最主流的第二代基础上,在燃料技术、热效率、模块化建造、更高的安全性能、以及标准化设计等领域取得突破。
而其中最重要的特点,就是前所未有的安全性。
第三代核电技术的目标是,在最最恶劣的情况下,核电站也要尽量保证不会影响环境和人类安全。
而这个所谓的最最恶劣的情况,除了工作人员误操作、地震、海啸等自然灾害的发生,甚至还包括了大型飞机撞击的恐怖袭击。
为了达到这样的安全指标,第三代核电可以采用从第二代技术优化而来的改进型技术,或者干脆使用全新的先进型技术——非能动技术。
所谓的非能动,指的是当核电站发生事故时,无需外部的主动电力输入即可维持安全系统运转、短时间(至少72小时内)无需人工干预、严重事故条件下安全壳有足够的设计裕量、不需要厂外应急计划等。
换句话说,只要有地心引力的存在,核电站就可以保证自己安全,不发生核事故。
而华龙一号使用了一系列能动+非能动的双重技术安全技术,层层布置,纵深防御,将出现事故的可能性降到了最低。
当发生意外情况时,核电站的外部电力输入和备用发电机等设备将为整个核电站提供应急所需的备用电源。
但倘若像福岛核事故中出现的一样,外部电力输入和内部备用电源同时失效,华龙一号的非能动技术就会出马,利用重力、温差和压缩空气等自然力来驱动,通过蒸发、冷凝、对流、自然循环等自然过程,来带走核反应产生的热量,保证核电站的安全。
例如,当反应堆冷却剂系统压力降到低于一定值时,位于应急堆芯冷却系统的非能动安全注入水箱,就会自动向反应堆冷却剂系统注入含硼水,以保证堆芯的冷却。
而安装在反应堆厂房上部的高位水箱,可以以重力为驱动力,带走严重事故后安全壳内的热量。
如果反应堆高温,导致锆水反应像福岛核事故一样产生氢气,非能动的消氢系统有几十台氢气复合器,可以通过催化反应限制安全壳内的氢气浓度,保证其维持在燃烧和爆炸限值以下,而不会出现福岛核事故中一样的氢气爆炸。
除了这些带走热量、防止爆炸的措施,华龙一号反应堆的外壳——安全壳,也比其它核电站的“结实”得多。
与大多数核电站的单层安全壳相比,华龙一号采用了国际领先的双层安全壳。
内壳负责抵御来自反应堆内部的安全威胁,例如严重事故下内部的高温高压等,而外壳则用来低于来自外部的灾害,例如飞机撞击等,保护内壳及内部的其它结构安全。
双层的安全壳也可以更好得屏蔽可能的辐射。
此外,华龙一号的安全壳还有着更大的容积,为设备提供了10%的压力裕量,进一步提高了安全性。
有了这些层层递进的固有安全措施,华龙一号拥有了极高的安全性能。
国际上一般要求,在严重事故概率方面,三代机组的反应堆堆芯损坏概率从原先二代核电要求的1.0×10-4/堆·年降低到1.0×10-5/堆·年,大量放射性释放概率从原来的<1.0×10-5/堆·年降低到了<1.0×10-6/堆·年。
而华龙一号则做到了堆芯损坏概率均<1.0×10-6/堆·年,大量放射性释放概率均<1.0×10-7/堆·年。
换句话说,华龙一号比国际上关于三代机组的标准要安全10倍。
除了安全性,华龙一号实现了从铀资源勘探、开采、核燃料加工,到核电设计、施工、建造运营,再到核技术应用以及乏燃料后处理的全产业链创新,每一个细节的背后,都是数年、甚至数十年的持续研发与突破。
从人才梯队建设,到大规模生产,从设计师、工程师、再到每一个安装工人,一台华龙一号的背后,是中国核电技术一系列领域的脱胎换骨。
例如,目前世界上主流的核电站堆芯构型是“121堆芯”和“157堆芯”,也就是说每个堆芯里面有121或者157个燃料组件。
其中,157堆芯是我国从国外引进、并已经大规模应用的成熟堆芯。
但华龙一号上使用的,却是我国首创的“177堆芯”。
早在1997年,就有我国研究人员提出,“177堆芯”,也就是把堆芯中组件数量提升到177个,可以显著提高发电功率,又能有效降低每个单独燃料组件的运作功率,提高安全性。
堆芯研发极为复杂,涉及到 336 个系统和25 个学科,计算量十分巨大。
从纸面上的理论,到最后成功应用,“177堆芯”经历了十余年的源头计算、反复对比、优化设计。
最终,177 堆芯还是战胜了157 堆芯和193 堆芯,应用到华龙一号上。
与国外堆芯技术相比,它让华龙一号的发电功率提高了5%~10%的同时,还同时同时又降低了燃料的线功率密度,提高了核电站的安全性。
大到最核心的堆芯,小到一个一个的阀门,全新的华龙一号上的不少设备都采用了全新的材料、进行了全新的设计。
更加重要的是,这些拥有自主知识产权的研发创新工作,既要确保新技术拥有足够好、甚至更好的性能,还要绕开国外已经有的各种专利,而这些专利往往已经是较优解、甚至是最优解了。
从概念设计,到运行模拟计算,从核心部件的建造,到科学、高效地进行核电站现场施工管理,华龙一号完成的是核电技术领域的全面创新。
华龙一号的故事本身,就是一个中国科技界从无到有、从弱变强、通过艰苦卓绝的努力最后掌握重要领域领先科技的范本。
随着福清5号机组的顺利投产,这个全球首个能够按照工期高质量完成的第三代核电首堆,给了我们巨大的信心,对未来的中国科技自主发展有着重大的借鉴意义。
华龙一号时间线2014年8月华龙一号技术方案通过国家评审。
2014 年 11 月中国国家能源局决定在中核福清5、6号机组和中广核防城港3、4号机组中采用“华龙一号”技术方案,并作为“华龙一号”示范机组。
2015 年 5 月华龙一号首堆示范工程在福建福清正式开工建设。
2019 年 4 月福清核电5号机组比计划提前 50 天开始冷试。
2020 年 9 月福清核电5号机组开始装料,打破国际上“首堆必拖”的魔咒,向建成投产迈出重要一步。
2020 年 11 月华龙一号通过欧洲用户要求(European Utility Requirements,EUR)认证,审评结果表明华龙一号满足欧洲最新核电要求。
福清核电5号机组并网成功,为后续机组投入商业运行奠定坚实基础。
卡拉奇核电工程2号机组(K-2)正式开始装料。
2021 年 1 月福清核电5号机组投入商业运行,标志着我国成为继美国、法国、俄罗斯等国家之后,真正掌握自主三代核电技术的国家。
-End-作者:靖海参考:http://www.qstheory.cn/laigao/ycjx/2020-10/13/c_1126596911.htmhttps://www.sohu.com/a/84311291_114960https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A7%A6%E5%B1%B1%E6%A0%B8%E7%94%B5%E7%AB%99https://baike.baidu.com/item/%E5%8D%8E%E9%BE%99%E4%B8%80%E5%8F%B7Nuclear Reactors: Generation to Generation, Stephen M. Goldberg and Robert Rosner, 2010, AMERICAN ACADEMY OF ARTS & SCIENCES

 
 
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