2021年1月30日，福建福清。在這里，全球第一臺(tái)“華龍一號(hào)”核電機(jī)組——中核集團(tuán)福建福清核電5號(hào)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行。這一天，距離2015年5月7日“華龍一號(hào)”全球首堆正式開工建設(shè)已經(jīng)過去了2000多個(gè)日夜。6萬多臺(tái)(套)設(shè)備、165公里管道、2200公里電纜，上千人的研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、5300多家設(shè)備供貨廠家、近20萬人先后參與項(xiàng)目建設(shè)……這是一座創(chuàng)造性的超級(jí)工程，更是一張閃光的國(guó)家名片。
1月30日拍攝的“華龍一號(hào)”核電機(jī)組福建福清核電5號(hào)機(jī)組(無人機(jī)照片)。
安全之問
“華龍一號(hào)”是我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)，是當(dāng)前世界核電市場(chǎng)上接受度最高的三代核電機(jī)型之一。“華龍一號(hào)”設(shè)計(jì)壽命60年，反應(yīng)堆采用177堆芯設(shè)計(jì)，堆芯設(shè)計(jì)換料周期18個(gè)月，創(chuàng)新采用“能動(dòng)和非能動(dòng)”相結(jié)合安全系統(tǒng)及雙層安全殼等技術(shù)，在安全性上滿足國(guó)際最高安全標(biāo)準(zhǔn)要求。
對(duì)核工業(yè)來說，安全走到哪一步，科學(xué)才能走到哪一步。安不安全，是核電站建設(shè)運(yùn)營(yíng)單位和公眾最為關(guān)注的問題。“華龍一號(hào)”自然也不例外。
“‘華龍一號(hào)’嚴(yán)格執(zhí)行了國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。”中核集團(tuán)黨組書記、董事長(zhǎng)余劍鋒說，我國(guó)現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際上最嚴(yán)、最高、最先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)。
可抗震、抗大飛機(jī)撞擊的“華龍一號(hào)”，安全性靠什么實(shí)現(xiàn)?
中國(guó)工程院院士葉奇蓁在接受記者采訪時(shí)說，三代核電技術(shù)相比二代核電技術(shù)更安全，從故障的概率上低了一個(gè)量級(jí)。“華龍一號(hào)”達(dá)到了國(guó)際上關(guān)于三代核電安全的指標(biāo)。
葉奇蓁指出，“華龍一號(hào)”采用177堆芯設(shè)計(jì)，將堆芯燃料組件數(shù)量從157組增加到177組。這不僅僅只是單純的燃料組件數(shù)量的提高，在增加發(fā)電能力的同時(shí)又提高了運(yùn)行的安全裕量。
“華龍一號(hào)”采取了“能動(dòng)+非能動(dòng)”的雙重安全系統(tǒng)。
所謂“能動(dòng)”，即靠電來驅(qū)動(dòng)安全系統(tǒng)，保障核電站運(yùn)行。如果在極端情況下，核電站斷電了，這時(shí)“非能動(dòng)”就能派上用場(chǎng)。
“非能動(dòng)”就要靠自然力量來驅(qū)動(dòng)安全系統(tǒng)。比如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，樓上有一盆水在自然的重力作用下澆下來，就能在沒有能源的情況下起到安全保障。
“華龍一號(hào)”可以依靠重力、溫差和壓縮空氣等自然力來驅(qū)動(dòng)安全系統(tǒng)，通過蒸發(fā)、冷凝、對(duì)流、自然循環(huán)等自然過程來帶走熱量。
能動(dòng)和非能動(dòng)兩者融合，既有“能動(dòng)”的成熟穩(wěn)定，也有“非能動(dòng)”在喪失電源情況下的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
此外，“華龍一號(hào)”還采用了雙層安全殼的設(shè)計(jì)，外層可抵御大飛機(jī)的撞擊，內(nèi)層可做到即使堆芯出現(xiàn)問題，放射性物質(zhì)也不會(huì)出來。
如果“華龍一號(hào)”遇到福島核事故那樣的極端情況，會(huì)怎么樣?
余劍鋒說，“華龍一號(hào)”充分吸取了切爾諾貝利、日本福島核事故等的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，即使遇到福島核事故那樣的極端自然災(zāi)害，地震和海嘯疊加發(fā)生，“華龍一號(hào)”機(jī)組也能保證安全，而且還能快速恢復(fù)運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生福島核事故那樣的情況。
創(chuàng)新之問
國(guó)內(nèi)專利716件、國(guó)際專利65件、海外商標(biāo)200余件、軟件著作權(quán)125項(xiàng)、核心科研報(bào)告1500余篇以及海量的科技創(chuàng)新論文……“華龍一號(hào)”形成了國(guó)內(nèi)首個(gè)完整的核電自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。
同時(shí)，“華龍一號(hào)”首堆所有核心設(shè)備均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，所有設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)88%。
“我國(guó)核電發(fā)展的一個(gè)靈魂性思想，就是堅(jiān)定不移走自主創(chuàng)新的道路。”余劍鋒說。
要經(jīng)歷什么樣的困難和挑戰(zhàn)，才能換回如此充滿底氣的答案?
說起自主創(chuàng)新，中核集團(tuán)“華龍一號(hào)”總設(shè)計(jì)師邢繼總有說不完的話。
他仍然記得，1990年在大亞灣核電站現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，核電建設(shè)所需要的原材料甚至混凝土都是從國(guó)外進(jìn)口的。
“研發(fā)完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一個(gè)型號(hào)，是我們中國(guó)核電人的夢(mèng)想。”邢繼堅(jiān)定地說。
每一項(xiàng)核心技術(shù)都是一座需要攻克的山頭。
大的不說，就連一個(gè)閥門都可能成為“攔路虎”。
閥門，是電站所有的核級(jí)設(shè)備里數(shù)量最多的，“華龍一號(hào)”用到的閥門高達(dá)1.8萬臺(tái)。這些閥門，小到可以揣進(jìn)兜里，大到需要用卡車來拉。
閥門雖然看起來不起眼，但對(duì)實(shí)現(xiàn)核電站復(fù)雜的系統(tǒng)功能作用卻不小。以往核電站建設(shè)中，國(guó)外閥門有成熟的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，重要閥門均為國(guó)外采購。
“華龍一號(hào)”全球首堆是“三新”工程，新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，閥門設(shè)計(jì)要求上都發(fā)生了變化?，F(xiàn)有國(guó)外成熟的閥門無法滿足新系統(tǒng)工況，這要求在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)制造出能完全符合“華龍一號(hào)”性能要求的閥門。
一次次試驗(yàn)、一項(xiàng)項(xiàng)對(duì)比……研發(fā)設(shè)計(jì)單位聯(lián)合國(guó)內(nèi)閥門供貨商開展了多項(xiàng)橫向科研，實(shí)現(xiàn)了所有關(guān)鍵閥門的樣機(jī)研發(fā)、鑒定和產(chǎn)品供貨，打破高端閥門國(guó)外供貨商長(zhǎng)期壟斷的局面。
從主泵、壓力容器到蒸汽發(fā)生器，從閥門、電纜到控制柜，從抗震性能提升到抗大飛機(jī)撞擊設(shè)計(jì)，這樣的創(chuàng)新故事在“華龍一號(hào)”身上從不欠缺。
如今，“華龍一號(hào)”已形成一套完整的、自主的型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋核電廠設(shè)計(jì)、設(shè)備、建設(shè)、調(diào)試等全生命周期，可有力支撐“華龍一號(hào)”批量化建設(shè)和“走出去”。
未來之問
一直以來，世界核電行業(yè)有一種“首堆必拖”的“魔咒”，“華龍一號(hào)”打破了它。
不同于核電機(jī)組重復(fù)性建設(shè)，每一項(xiàng)核電技術(shù)的首堆建設(shè)要進(jìn)行很多創(chuàng)新性研究和試驗(yàn)工作。因此，首堆建設(shè)工期一般都會(huì)很長(zhǎng)。
余劍鋒說，在全球三代核電首堆建設(shè)中，“華龍一號(hào)”能夠按計(jì)劃工期高質(zhì)量完成，在全球核電發(fā)展史上是首次。
每一道核級(jí)焊縫都要做全面檢查，誰焊的、采用工藝、焊接過程等都要記錄下來，還要做嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定。
“華龍一號(hào)”這座百萬千瓦級(jí)核電站有多少道焊縫?每一個(gè)焊縫都要進(jìn)行這樣的檢查。
5年多時(shí)間，近20萬人先后參與了“華龍一號(hào)”項(xiàng)目的建設(shè)……建設(shè)者用自己的智慧，創(chuàng)造了核電建設(shè)史的奇跡。
然而，總設(shè)計(jì)師邢繼卻說：“從‘華龍一號(hào)’落地的那一天起，我們就要否定‘華龍’。”
從2015年5月落地福清到2019年10月漳州核電建設(shè)，其間開工建設(shè)的每臺(tái)“華龍一號(hào)”機(jī)組圖紙都不一樣。
“我們?cè)诮ㄔO(shè)‘華龍一號(hào)’第一臺(tái)機(jī)組時(shí)就不斷將經(jīng)驗(yàn)反饋到后續(xù)項(xiàng)目中，這樣越往后開工的機(jī)組在安全性和經(jīng)濟(jì)性上就能不斷進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，指標(biāo)也更優(yōu)。”邢繼說。
2020年9月，國(guó)家核準(zhǔn)了采用“華龍一號(hào)”三代核電技術(shù)的海南昌江核電二期工程和浙江三澳核電一期工程。目前，“華龍一號(hào)”在我國(guó)已經(jīng)開始批量化建設(shè)。
“華龍一號(hào)”每臺(tái)機(jī)組每年發(fā)電近100億度，能夠滿足中等發(fā)達(dá)國(guó)家100萬人口的年度生產(chǎn)和生活用電需求，相當(dāng)于每年減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗312萬噸、減少二氧化碳排放816萬噸。
在葉奇蓁院士看來，我國(guó)提出要做好碳達(dá)峰、碳中和工作，能源轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。核電是低碳能源，應(yīng)該跟風(fēng)電、太陽能發(fā)電等結(jié)合起來，為碳減排作出貢獻(xiàn)。
余劍鋒表示，核工業(yè)的發(fā)展不僅要解決能源問題，未來也會(huì)為醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等帶來一些革命性的變化。核能，未來有更大可能!
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