不斷創新超越!帶你看我國三代核電自主化發展道路

          核心提示: 三代核電 不止于電——三代核電自主化發展紀實 這是一束技術之光、一段無悔的實踐、一個可見的未來 1970年2月8日,上海市傳達上...

              三代核電 不止于電——三代核電自主化發展紀實 
              這是一束技術之光、一段無悔的實踐、一個可見的未來
              1970年2月8日,上海市傳達上級指示精神,由此上海核工程研究設計院正式組建,我國核電歷史從此拉開大幕。
              1991年12月15日,中國大陸第一度“核電”從上海核工院自主研發設計的秦山核電站發出,接入華東電網,中國大陸結束了沒有核電的歷史。
              2018年9月21日、10月22日、11月5日、2019年1月9日,由上海核工院作為總承包單位的三代核電AP1000依托項目三門、海陽4臺機組相繼投入商運。
              2020年9月28日,上海核工院自主研發的中國自主核電技術品牌、世界先進三代核電型號“國和一號”即將發布。
          ……
              我國核電發展的50年,創新與超越不斷上演,三代核電自主化工作即是其一。作為三代非能動核電“引進、消化、吸收、再創新”的技術主體,國家電投上海核工院堅定貫徹黨中央、國務院重大戰略決策,全面建成三門、海陽全球首批非能動核電項目,成功開發國家科技重大專項大型先進壓水堆核電型號“國和一號”,用創新驅動高質量發展,走出了一條具有我國特色的三代核電自主化道路。
              決策 引進一項技術
              電力,是一次能源向二次能源轉化的主要方式。作為發展中大國,我國的社會經濟發展離不開充足、經濟、清潔、安全的能源供給,能源安全是關系國家經濟社會發展的全局性、戰略性問題。核電利用原子核反應產生能量,是一種清潔、高效的能源,發電技術成熟、能大規模經濟開發利用并提供穩定“綠電”。
              上海核工院的誕生,與我國利用能源的進程密切相關。50年前的1970年2月8日,上海市傳達上級關于在上海建核電站的指示精神,啟動我國大陸首座核電站的自主設計工作,成立七二八工程處,即上海核工院的前身,中國的核電發展從此起步。1991年,由上海核工院自主研發設計的秦山一期30萬千瓦核電機組并網成功,成為我國和平利用核能的重要里程碑。
              到了21世紀初,我國核電雖然已有一定的產業基礎,但形成了多國采購、多種機型、多國標準、多種技術并存的發展模式,尚未掌握百萬千瓦級大型核電技術,與世界先進水平存在較大差距,沒有形成自主化、規模化發展的能力。
              核電對于安全、清潔、高效的追求從未止步,汲取美國三哩島、蘇聯切爾諾貝利兩次重大核事故教訓,國際上開發了技術先進性更高、安全性更好、經濟性更優的三代核電技術。AP1000是其中比較有代表性的技術,最根本的特點是“非能動”安全系統,其專設安全設施不要外電,完全依靠自然力完成保護動作,此外通過簡化設備,使系統更加安全可靠,降低故障率。
              為在較短時間內趕上國際先進水平、實現自主發展、保障核電安全,黨中央、國務院審時度勢,高瞻遠矚地作出了高起點引進世界先進核電技術,加快推進我國三代核電自主化發展的戰略決策。2006年11月2日,中央政治局常務委員會會議作出決定:一是從美國西屋公司引進AP1000技術;二是中美合作建設自主化依托項目4臺AP1000核電機組;三是在消化、吸收引進技術的基礎上自主創新,我國實現設計并建成具有自主知識產權的“大型先進壓水堆核電站”科技重大專項目標。
              追趕 建設一個工程
              在人類歷史上,每一次能源革命,都會帶來生產力的巨大飛躍。要推動能源供給和能源技術革命,就要通過大力發展先進生產力,淘汰落后生產力,從而實現用能技術的革命。引進AP1000三代核電技術、建設AP1000依托項目是中美之間最大的技術貿易項目,是我國核電發展的重大決策,也是在高起點的基礎上實現核電自主化和消化吸收再創新戰略的重大舉措。
              作為工程管理和實踐平臺,上海核工院全面參與依托項目建設的設計、建造、采購、制造、安裝和調試各階段的全過程,實現了中方全面參與三代核電AP1000依托項目各階段全過程建設,全面推進“引進一項技術、實施一個專項、帶動一個產業”戰略的目標。
              2009年3月31日,三門1號機組核島筏基混凝土澆筑完成,我國創造了世界上核電廠核島筏基大體積混凝土整體連續澆筑的成功范例。2009年6月29日、2010年4月9日、2010年6月27日、2010年12月21日,三門1號機組、海陽1號機組、三門2號機組、海陽2號機組最大的結構模塊CA20相繼成功吊裝,開啟了我國核電站進入模塊化建造的新時代。“首次”“首創”“第一”……在依托項目建設過程中,類似的例子不勝枚舉。上海核工院作為依托項目核島承總包單位,協調參建各方直面問題、攻克了關鍵的建安施工工藝和技術,包括核島底板大體積混凝土澆筑、大型結構模塊自密實混凝土澆筑、鋼制安全殼成型和安裝、大型結構模塊拼裝和吊裝、開頂法施工作業等關鍵技術,掌握了包括反應堆壓力容器、主管道、蒸汽發生器、穩壓器、主泵、一體化堆頂蓋等重要設備的安裝技術,以及全面激光測量、建模、焊接控制等施工工藝,提升了核電工程建設管理能力。
              不止在依托項目建設現場,在完整的三代核電產業鏈上,突破創新的步伐從未停止。2013年4月27日,上海核工院聯合上上電纜集團,歷經3年攻關,成功研制出要求極端苛刻的AP1000殼內電纜,既滿足低煙、無鹵、阻燃等環保指標,又滿足60年壽命、耐高溫、耐高劑量β、γ射線輻照、長期浸沒等高性能要求,填補國際技術空白。由上海核工院聯合中國二重、中國一重、上海重工和渤船重工展開聯合攻關,合作采用超低碳控氮不銹鋼全球首創一體化整體鍛制的AP1000主管道,打破國際壟斷,大幅降低了主管道的采購成本。上海核工院整合多方資源,實現了690U型管國產化,精確實現直徑約20毫米、厚約1毫米、承壓高達17Mpa的技術要求,打破了國際技術壟斷,大大降低了設備采購成本。國產化核級鋯材、燃料已應用于海陽項目首次換料,國產化數字化儀控平臺完成研制,得到中美兩國安全監管機構認證,具備供貨能力。關鍵設備材料國產化率穩步提升,建立了用于三代核電設備鑒定的設施和管理體系,為我國核電產業安全經濟可持續發展打下了堅實基礎,支撐了國家裝備制造能力提升。
              自主化依托項目建成投產,全面檢驗了三代核電技術引進的完整性和有效性,驗證了三代核電設備國產化的成果,培養形成了國內三代核電工程管理能力,為三代核電自主化研發、設計、設備制造、工程管理、運行服務等多領域提供了工程依托和經驗反饋,為我國三代核電自主化、標準化、批量化和系列化建設奠定了堅實基礎。
              自主 實施一個專項
              2006年2月9日,國務院發布《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006~2020年)》,確定了包括“大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站”在內的16個重大科技專項。
              為突破中美核能合作協議界定的凈功率超過135萬千瓦才能擁有自主知識產權的技術“門檻”,2007-2008年間,上海核工院對“國和一號”頂層設計方案進行了全局性的創新,包括增加鋼制安全殼的厚度和直徑以擴大核島空間,重新設計研制蒸汽發生器,大幅度優化主泵流量、主管道流通截面等,實現型號總體性能和效率的全面提升。2008年,國務院常務會議審查通過《大型先進壓水堆核電站重大專項總體實施方案》,“國和一號”頂層設計路線正式確定。
              2008年至今,聯合國內477家單位、26000余名技術人員開展了歷時10年的科研攻關,成功研發了“國和一號”先進型號。2014年1月,“國和一號”初步設計通過國家能源局評審;2016年2月,通過我國史上范圍最廣、內容最深的聯合安全審評;2016年4月,通過國際原子能機構通用安全審評,獲得國際認可。目前,“國和一號”示范工程施工設計已完成99.2%。
              “國和一號”在安全性上,基于多層防御體系并系統性地應用非能動和簡化理念,經過了完整的試驗驗證,包括新建22個臺架,完成17項試驗共887個工況,完成了堆芯熔融、安全殼冷卻等6大試驗課題,建成了一批具有世界先進水平的綜合配套試驗設施,支撐型號安全審評,確保絕對安全。
              “國和一號”在經濟性上,具有明顯競爭優勢,成功打破了多項技術壟斷,主泵、爆破閥、壓力容器、蒸汽發生器、堆內構件、控制棒驅動機構、大鍛件、核級焊材、690U型管等關鍵設備、關鍵材料全部實現自主化設計和國產化制造,設備整體國產化率達到90%以上,批量化后工程造價還能再降低20%左右,具有國際競爭力。
              “國和一號”在創新性上,取得多項成果。截至2020年8月,壓水堆重大專項累計形成知識產權成果6513項,獲得國家授權專利1052項,形成新產品、新材料、新工藝、新裝置、新軟件392項。2016年,“國和一號”通過中國專利保護學會專家評審,認為“具有自主知識產權和出口權”,為我國三代先進核電的規模化、批量化發展與“走出去”提供了有力保障。
               依托項目、技術引進、設備國產化和重大專項研發,填補了我國核電產業的多項技術和工藝空白,建成了具有國際先進水平的三代核電自主創新體系和產業鏈供應體系。通過壓水堆核電站重大專項“國和一號”型號開發為牽引,全面構建了新時期我國核電研發設計體系、試驗驗證體系、軟件體系、設備制造體系、建造體系、標準體系、監管體系和人才體系等“八大體系”,國內核電產業的短板基本得到補強,彰顯了國家速度、國家力量。
              系統推進設備國產化和自主化工作,組織國內裝備制造企業對三代核電關鍵設備進行長時間攻關,全面提升核電裝備制造企業的水平,我國已具備年產6-8臺套先進核電機組的裝備能力。
              解決了核電關鍵技術“受制于人”的問題。研制完整的三代核電儀控系統平臺,打造了具備國家戰略意義的先進核燃料組件制造體系。針對我國核電工程設計與分析軟件技術短板,2010年起,全面啟動COSINE軟件體系研發工作,致力于打造一整套基于自主源代碼原始編程與開發的核電廠設計與安全分析軟件。目前,COSINE軟件核安全取證工作有序推進,有力支撐我國核電自主化發展與“走出去”。
              “國和一號”是國際公認的、代表世界三代核電先進水平的技術型號,是完全自主設計的中國核電技術品牌,集中國三代核電技術和產業創新之大成,標志著我國完全具備先進核電自主化能力。
              循環 帶動一個產業
              從“跟跑”到“并跑”,三代核電自主化戰略的實施,使我國在更大范圍、更寬領域、更高層次參與國際能源合作與競爭,是構建以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局的良好實踐。
              三代核電自主化戰略的實施,使我國建立了具有成長性的國際化供應鏈體系,這些供應商既有美國西屋、Flowserve、CCI、KSB、ABB等享譽全球的設備制造商,也有諸如上海電氣、哈電、東方電氣、中船重工等國有重點企業,還有如上上電纜、江蘇神通閥門、浙江久立等優秀民營企業。專業領域上覆蓋鋼結構、壓力容器、閥門、電氣、儀表、暖通、泵、大宗材料等各個方面,形成了“以我為主、國際合作”的良性供需環境,帶動了我國核電裝備制造從二代向三代升級,構建了面向全球、中外共享的三代核電裝備供應鏈體系。
              三代核電自主化戰略的實施,實現了我國核電行業與國際全面接軌。核安全關系人類命運,確保核安全是世界各國的共同責任。在核電發展方面,世界各國互相學習借鑒,逐漸形成了基本統一的規則,在設計、運營、監管、企業管理等方面的要求漸趨一致。三代核電自主化戰略的實施,為我國相應技術標準作出了積極的貢獻。提高了核電的安全監管能力,已基本建成與國際接軌的核安全監管體系,具有比較齊全的核安全法規。提升了核電行業的建設施工安全管理與質量管理水平,建立了一套既與國際接軌又符合項目實際的標準化質量、健康、安全、環保管理體系,并在運行過程中持續優化。
              三代核電自主化戰略的實施,為我國核電事業培養和儲配了大批優秀人才。由于核電發展較慢,長期以來,具有核電從業經驗的人才數量有限。2006年之前,國內只有少數幾所院校培養核電專業人才,核工程專業高校畢業生總量不超過500人。到2010年,全國已有40所高校設置了核學科和核專業,21所高校開設了核工程與核技術專業或核反應堆工程專業,已認證的核電廠操縱員超過2000人,可滿足近70臺機組運行的需要。持續十余年的引進技術消化吸收,培養出一支具有自主創新能力和國際先進水平的核電技術人才隊伍。參研人員多達26000余名,涌現出一批高水平專家,部分專家進入到IAEA(國際原子能機構)、WNA(世界核能協會)、ASME(美國機械工程師協會)等國際組織中擔任重要職務,極大提升了我國核電在世界舞臺上的話語權。
              高峽出平湖。國家電投以先進核能技術創新為驅動,正加快核電向核能拓展、單一核能向多能綜合利用拓展、核能向核技術利用和核環保拓展,為建設美麗中國提供有效方案,為人類探索宇宙和海洋提供不竭動力,為建設創新型國家提供高端牽引,為美好生活提供更多可能。
           
          相關報道
          上海電氣
          電力月刊137期
          第三屆“熱電聯產遠距離低能耗集中供熱技術研討會”
          岱海發電亞臨界機組“跨代”升級暨節能減排改造經驗交流會
          ?

          掃描關注“中國電力科技網”訂閱號
          日本高清视频中文无码 - 视频 - 在线观看 - 影视资讯 - 心悦网