探秘核電“寶貝”華龍一號水壓試壓泵電源的可靠性提高

探秘核電“寶貝”華龍一號水壓試壓泵電源可靠性采用多樣化手段提高

      最近“華龍一號”可是火了!今年4月15日,李克強總理主持召開國務院常務會議,決定核準建設“華龍一號”三代核電技術示范機組。此后,“華龍一號”這一名詞經常出現在人們的視野之中。

到底這“華龍一號”是什么?與其他核電站有何不同?為何核電領域視它為寶?《經濟日報》記者一一為您解答。

師出名門 功力高深

普通人對核能總有一種神秘感。

幾千年來人類一直都在為擴大能源、提高自己駕馭自然界的能力而奮斗。

在掌握原子能以前,人類利用的幾乎一切能源,如煤炭、石油等歸根結底都來自太陽的輻射。種種能源轉換和傳輸只是分子和原子的重新組合,不涉及原子核內部結構變化。

人類到20世紀初才逐漸認識原子核。人為地促使原子核內部結構發生變化,釋放出其中蘊藏的巨大能量。但真正得以應用,是20世紀40年代才實現的,這也是原子能工業的開端。

目前,核電與火電、水電一起構成世界3大電力支柱。核電廠與火電廠的運行原理其實是相同的,都是用蒸汽推動汽輪機、帶動發電機發電,區別在于火電廠依靠燃燒化石燃料釋放的熱能來產生蒸汽,核電廠則依靠核燃料的核裂變反應釋放的核能來產生蒸汽。

也就是說火電廠燒的是煤,而核電廠常用的核燃料是鈾-235。鈾的能量巨大,一噸鈾-235的原子核裂變可以釋放出相當于270萬噸標準煤燃燒所放出的能量。

我們總是聽報道說到第幾代核電站,那么核電站又是如何劃分的呢?

自1954年,前蘇聯建成電功率為5兆瓦的實驗性核電站以來,核電技術的發展可以劃分為第一、二、三、四代。

第一代核電站是指各國在20世紀50年代開發建設的實驗性原型核電站,證明了利用核能發電的技術是可行的。

第二代核電站是指20世紀70年代至現在正在運行的大部分商業核電站,證明了發展核電在經濟上是可行的。

第三代核電站是指滿足《美國用戶要求文件(URD)》或《歐洲用戶要求文件(EUR)》,具有更高安全性的新一代先進核電站技術。

第四代核電技術是目前正進行概念設計和研究開發的,在反應堆和燃料循環方面有重大創新的核電站,它著眼于核能更長遠的發展,但最快也只能在2030年以后開始商業應用。

我國核工業也是從20世紀50年代起步的,今年正好是中國核工業創建60周年。而“華龍一號”就是中國核工業60年堅持自主創新的結晶。

“華龍一號”的“父母”是中國核工業集團公司和中國廣核集團兩大核電巨頭,是在我國30余年核電科研、設計、制造、建設和運行經驗的基礎上,根據福島核事故經驗反饋以及我國和全球最新安全要求,研發的第三代先進百萬千瓦級壓水堆核電技術。

“既自主創新,又博采眾長,可以說它有身份、有基礎,說師出名門并不為過?！敝泻思瘓F公司董事長、黨組書記孫勤介紹,“華龍一號”機組的最大電功率能達115萬千瓦時,福清核電站的6臺機組預計于2020年底全部建成投產,年發電量將達到450億千瓦時,年總產值達170億元。

身穿盔甲 不怕撞震

“你看,中間圓形的就是反應堆廠房,一高一低兩圈鋼筋就是‘華龍一號’顯著特點之一——雙層安全殼……”站在“華龍一號”首臺落地的福清核電5號機組基坑旁,福清核電項目部總經理助理趙寶貴似乎已經從綁扎的鋼筋中看到了“華龍一號”示范堆建成后的模樣。

為了讓記者更好地對核電站有所了解,趙寶貴對著模型講解著。

核島和常規島是核電廠的中樞,從外部看去,這是兩個分別呈圓形和方形結構的廠房,核電生產過程中的主力廠房和設備大部分被安裝在這兩個“島”里。

和其他核電站工作原理相同,“華龍一號”的產電過程需要在兩個“島”之間完成,通過核島反應堆堆芯里鈾原子在中子的撞擊下裂變產生熱量形成蒸汽,傳輸到常規島廠房,推動汽輪機轉動做工,最終產生電能供應。

這個有些復雜的核電生產過程,如果用一句話概括就是,“核島是產生能量的地方,常規島是轉換能量產生電的地方”。

三代核電站最為突出的優點就是更加安全。

從指標來說,“華龍一號”完全可以滿足三代技術指標,在很多安全指標上還超越了現有三代核電技術的要求。

“華龍一號”的反應堆設計是“從157堆芯擴容到177堆芯”,提出改變核反應堆堆芯容量的方案就意味著要開發出真正屬于中國自己的核電堆型。相比國內在運核電機組,發電功率提高5%至10%的同時,降低了堆芯內的功率密度,提高了核電站的安全性。

“華龍一號”創新性地采用“能動和非能動安全設計理念”,以非能動安全系統作為能動安全系統的補充,可在保證技術成熟性的同時,大幅提高安全性。

它擁有的雙層安全殼,內層確保反應堆發生事故的情況下放射性物質不會外泄,外層抵抗外部撞擊的損害,可以抵御類似商用大飛機撞擊,廠區也可抵御相當于日本福島核事故中的地震震級。

日本福島事故對世界核電發展影響巨大。為了更加安全,“華龍一號”提高了電廠的事故應急能力。充分吸取福島核事故的經驗反饋,采用多樣化手段提高了水壓試壓泵電源可靠性、增大蓄電池容量,設置移動臨時供電措施、延長操縱員不干預時間及改進嚴重事故工況下應急指揮中心和運行支持中心的可居留性和可用性等,增強了極端外部災害防護能力和事故應急能力。

中國核電 放眼世界

在國內,目前國家已同意依托中核集團福清5、6號機組和中廣核集團防城港核電站3、4號機組建設“華龍一號”國內示范項目。2015年5月7日,“華龍一號”國內首堆——福清5號機組開工,隨著示范項目的開工,其在國內擴大布局的速度將穩步提升。

放眼世界市場,“華龍一號”也有很強的商業競爭力。它具有完整自主知識產權,共獲得743件專利和104項軟件著作權,覆蓋了設計技術、專用設計軟件、燃料技術、運行維護技術等領域,滿足核電“走出去”戰略要求。而且其充分利用我國目前成熟的核電裝備制造業體系,自主研制了關鍵設備和部件,首堆示范工程設備國產化率大于85%,并具有良好的經濟性。

自1986年以來,中核集團已累計出口1座核研究反應堆,5臺微型反應堆,6座核電機組,積累了在國外的核電建設和運營管理經驗。而有了“華龍一號”,中國核電走出去將從“借船出海”走向“造船出?！?于國于民于能源發展,都有重大意義。作為中國核電走出去的重要品牌,“華龍一號”要全方位參與國際競爭。在國內建設示范工程,將增強國際市場對于我國核電技術的信心,也將進一步促進“華龍一號”的走出去。

雖然國內項目剛剛開建,但“華龍一號”在國外市場已經頗受關注,也贏得了市場。去年2月,“華龍一號”出口巴基斯坦;今年2月,中阿政府簽訂了《關于在阿根廷合作建設壓水堆核電站的協議》,標志著中國自主三代核電技術成功出口拉丁美洲。目前,中核集團正在建立海外市場開發體系,積極推動在英國、阿根廷、埃及等國家和地區近20個核電項目合作。