52年前,四川西南部的中国核动力研究设计院发出了我国核能的第一度电。我国核电的研究机构分散在全国的不同区域,肩负着不同的职能。
2021年在全球发电总量中,中国占比30%连续11年居于首位,在世界核电运营者协会的综合指数达到满分,占世界满分机组的44%,我国核电的安全运行业绩保持了国际先进水平。中国正在持续深入推进能源革命,核电是一种高质量清洁能源,是一种战略性新兴产业,它正在安全有序地发展壮大。
如今,我国建立了世界上只有少数国家拥有完整的核科技工业体系,实现了核能大规模和平利用。中国人自主研发的达到世界最高安全等级的核电技术“华龙一号”,作为具有突破性的成果助力我国进入创新型国家行列。
“华龙一号”的诞生
在世界各大核电事故之中,2011年日本福岛发生了九级大地震,地震引发的巨大海啸淹没了福岛核电站的反应堆厂房和相关设施,电源被迫中断,供水系统无法为反应堆降温,反应堆温度持续升高产生可燃气体,最终引发爆炸。
中国核电工程有限公司副总经理毛亚蔚表示:当时我国研究近十年的二代核电,一个型号已经到了要开工建设的时候,结果被紧急叫停,钢筋底板好多都已经打好了,就是准备浇灌第一罐混凝土了,但是由于福岛核事故的发生,原来的这种机型全部都停下来了,对我们这样一个行业,对我们做的这样一些工作是一个极大的打击。日本福岛事故后,我国核工业人引以为戒,开始研发国际上最高安全标准的核电技术。
“华龙一号”这样一个型号的研发工作,就是在这样一个重创背景下全面启动的。经过反复试验论证,研发设计团队将目光锁定在了非能动安全系统。安全壳上部安装的大水箱能容纳2700吨水,万一电厂发生事故,依赖电厂驱动的能动系统被切断后,水箱里的水就能够在重力密度差的驱动下流入换热装置内,将反应堆的热量持续带走,防治事故后的放射性物质释放到外部环境。配备了能动与非能动相结合的安全系统,即便有一天“华龙一号”受到“排山倒海”式的冲击,也能启动“自我防护模式”,避免福岛核事故的重演。对任何一座核电站来说,装备的安全性固然重要,而维持它的零故障运行关键还在于人,只有工作人员牢牢守护每个岗位才能保证反应堆的绝对安全。
“华龙一号”的穹顶
“华龙一号”的穹顶是圆柱形安全壳顶部的盖子,核裂变反应就发上在安全壳以内,可以说安全壳是整个反应堆与外界隔离的一道极为重要的安全屏障。“华龙一号”最终做到340多吨穹顶吊装最大误差不超过1毫米。“华龙一号”的安全壳与其他所有安全壳都不相同,它是双层的,里面一层的钢筋混凝土墙厚度达到1.3米,外面一层更厚达到1.8米,安全壳所使用的钢筋有4厘米粗,是目前世界上最高级别的钢筋,仅仅外层安全壳就用了4层这样的钢筋,它让这座核电站就像是被“金钟罩”保护了一般。这种自主研发的双层安全壳设计,内壳主要用来应对反应堆内部可能发生的事故,外壳则重点抵御各种极端的自然灾害,甚至包括大型飞行物的撞击。
“华龙一号”从“157堆芯”到“177堆芯”
世界上其他百万千瓦级核电机组的燃料棒都是157盒,而我国的“华龙一号”足足多了20盒。如果把核电站比作一个锅炉房,那么核反应堆就好比煤堆,是产生能量的基本燃料,煤堆里放多少蜂窝煤也许无关紧要,但核反应堆的堆芯里放多少燃料棒就是个学问了。从“157堆芯”到“177堆芯”不是随意增加减少几盒燃料那么简单的,而是整个反应堆的堆芯系统都要重新设计。这一设计不仅可使核电机组的发电功率得到5%至10%的提升,同时也提高了核电站的安全性。
如果核反应堆设计成跟人家不一样的,那也决定了你整个核电厂的知识产权技术基础就建立起来了,所以设计成177堆芯这么独特的反应堆设计,也造就了我们自己的“华龙一号”能够走向世界。
中国工程院院士罗琦表示:“华龙一号”所有一套系统都是国产的。从软件到设计到基本的数据验证都是自主的。又能满足国家的急需解决中国问题,同时能解决世界问题,就是为人类做贡献。
“华龙一号”走向世界舞台
核电如今已经融入了人们的生活,并受到公众的接纳。除了提供稳定可靠的电能,还将发挥方方面面的超能力,源自对“中国制造”的坚守。“华龙一号”带动上下游产业链5300多家企业一同突破了411台核心设备与关键材料国产化,引领中国装备制造业走向世界舞台。
中国工程院院士叶奇蓁表示:核工业是一个很重要的工业,是一个战略性的工业。核工业精神就是敢于担当、敢于负责,自力更生的精神,这也是核工业最宝贵的一点。