逐夢前行,鋪設(shè)“華龍一號”成“龍”之路
1996年钦睡,“177堆芯”提出典勇,“華龍一號”“破土而生”翰鬓。
2019年轨充,中華人民共和國成立70周年國慶閱兵儀式上,“華龍一號”模型登上四川彩車從天安門前駛過壁挖。
2022年图呢,“華龍一號”示范工程全面建成投運。
“華龍一號”是我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代先進核電技術(shù)骗随,其核心——反應(yīng)堆及一回路系統(tǒng)由中國核動力研究設(shè)計院研發(fā)設(shè)計蛤织,是核動力院在核電領(lǐng)域的一項重要科研成果,“華龍一號”創(chuàng)新性地采用了“177堆芯”和能動+非能動安全技術(shù)鸿染,其技術(shù)指標和安全指標達到了國際三代核電技術(shù)的先進水平指蚜。
26年,核動力院始終踐行“強核報國 創(chuàng)新奉獻”的新時代核工業(yè)精神和“自強自立涨椒、求真務(wù)實摊鸡、創(chuàng)新協(xié)同、拼搏奉獻”的“〇九”精神蚕冬,披荊斬棘免猾、日夜奮戰(zhàn),成功讓中國擁有了真正意義上的自主三代核電。
一路走來猎提,核動力院在“華龍一號”研發(fā)获三、設(shè)計、試驗锨苏、建設(shè)過程中斬獲多項重大國家級獎項豁登,《協(xié)同創(chuàng)新模式下“華龍一號”反應(yīng)堆研發(fā)管理》獲評第七屆中國管理科學獎;以核動力院為專利權(quán)人、吳琳為第一發(fā)明人的“華龍一號”核心發(fā)明專利《基于177堆芯的能動加非能動核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)及其核電站》榮獲第二十二屆中國專利金獎等;累計申請了國內(nèi)專利270余件据篇,國際專利30件便晶。
“華龍一號”是當之無愧的“國之重器”。
源起担泥、從第一度核電走來
在毛主席“核潛艇,一萬年也要搞出來”的偉大號召下佛殉,1965年谨斥,在四川的一處深山中,九〇九基地悄然建立姿叠,拉開了中國核動力事業(yè)發(fā)展的序幕蛾沪。1970年8月30日,中國第一代核潛艇陸上模式堆達到滿功率運行憋址,同時拗炎,也發(fā)出了中國大陸第一度核電。
在第一代核潛艇陸上模式堆的基礎(chǔ)上霍凛,中國核動力事業(yè)穩(wěn)步向前發(fā)展李根,改革開放后,國家開始發(fā)展核電几睛。
20世紀90年代初房轿,我國自行設(shè)計、建造和運行管理的第一座30萬千瓦壓水堆核電站——秦山核電站投入運營所森。
彼時的中國核電人都在思考一個問題——“什么時候中國能擁有自己的百萬千瓦核電機組?” 中國第三代核電技術(shù)的起源便要從此時說起囱持。 1996年,秦山二期設(shè)計任務(wù)完成焕济,現(xiàn)場順利開工纷妆。核動力院時任院長張森如召集了10多位年輕的技術(shù)骨干從成都回到了中國第一代核潛艇研發(fā)基地——寂靜的九〇九基地,對中國自主的百萬千瓦核電技術(shù)開展封閉式研討晴弃。參加此次研討的主要是反應(yīng)堆物理掩幢、熱工水力、核燃料等專業(yè)的年輕骨干肝匆,他們大多數(shù)經(jīng)歷了秦山二期設(shè)計任務(wù)的錘煉粒蜈,既有專業(yè)功底,又有工程經(jīng)驗。
20多年前的成都枯怖,一到冬天枯水期灭西,到處限電,城市里到處黑壓壓一片掘楔。當時的核動力人著眼于滿足國家電力需求弹爱、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和核電發(fā)展的需要,認為核電發(fā)展下去最終還是要走自己的路骚美。
這次討論決定了中國核電自主化的技術(shù)方向扬骑,為“華龍一號”的成功建成播下了希望的“種子”。
隨后刮诅,經(jīng)過一系列頭腦風暴涎舞,討論、計算舟窥、驗證……最終確定了“177堆芯”設(shè)計栗怪、更大尺寸的壓力容器等重要技術(shù)參數(shù),形成了CNP1000技術(shù)方案削仲,也就是“華龍一號”的雛形娘瞻。
如今,“華龍一號”示范工程全面建成不恭,也就意味著叶雹,這個大膽的設(shè)想,成功了!
克難换吧、“華龍一號”涅槃重生
事實上折晦,彼時提出的“177堆芯”百萬千瓦核電技術(shù)方案,嚴格來說式散,還只是比較粗淺的“紙上談兵”筋遭,不能算第三代核電技術(shù)。要想成為真正的第三代核電技術(shù)暴拄,還需要更精細的論證和試驗漓滔。為此,核動力院開始了CNP1000方案的進一步細化和推廣之路乖篷。
但由于技術(shù)基礎(chǔ)相對薄弱响驴、國外核電競爭等因素,中國人自己研發(fā)出來的百萬千瓦核電技術(shù)CNP1000遲遲不能落地撕蔼。
2009年豁鲤,距離“177堆芯”最早提出已經(jīng)有10多年時間,全球核電技術(shù)不斷發(fā)展钝摧,在吸收這些新技術(shù)的基礎(chǔ)上跟斜,CNP1000變更為CP1000低案,即中國壓水堆。
2010年底绪论,中國核能行業(yè)協(xié)會組織全國專家審查CP1000方案辕憋,與會專家認為,CP1000解決了中國自主百萬千瓦核電技術(shù)從無到有的問題卷俱,是一項重大突破寒焚。審查會后,核動力院CP1000團隊一鼓作氣百郊,繼續(xù)深化技術(shù)方案鞭玩,到2011年初,完成了初步設(shè)計和初步安全分析報告捉为。
2011年2月28日~3月1日离览,是CP1000項目落地前的最后一次例行審查會。會上焚趴,CP1000再次獲得專家們的高度肯定蝶锋。
項目終于可以開工建設(shè)了。 2011年3月8日什往,福清現(xiàn)場,10多臺挖掘機就位慌闭,轟隆隆地在現(xiàn)場挖地基别威。歷經(jīng)17年,中國核電技術(shù)從“跟跑”到“并跑”驴剔,“177堆芯”的設(shè)想終于要實現(xiàn)了省古。然而,誰都沒有想到丧失,僅3天之后豺妓,日本福島核事故給項目建設(shè)按下了“暫停鍵”。
福島核事故后布讹,國家緊急叫停了核電項目的審批琳拭,所有已開工的項目停工進行安全檢查,已批準但尚未正式開工的不再開工描验。代表中國自主核電發(fā)展最高水平的CP1000項目——福清5白嘁、6號機組,被打上了“不再開工”的標簽帘染。
怎么辦?就此放棄?所有核電人都不甘心嘀吨。 在經(jīng)過一年多焦灼的等待和辛苦的奔走后,終于迎來了曙光——國務(wù)院確定“按照全球最高安全要求新建核電項目耕疟,新建核電機組必須符合三代安全標準”淮晓。
2011年6月拆鹉,中核集團召集院士專家“會診”。按照“國四條”的要求睹揍,啟動核電技術(shù)重點科技專項舷翰,重新布局核電技術(shù)研發(fā),重新開展頂層設(shè)計枢竟。
這給核動力院也吃了一顆“定心丸”拿豺。經(jīng)過兩個月的論證,最終確定了以ACP1000作為新的型號坤搂。“A”就是“advanced”先進的意思咱缭,在CP1000的基礎(chǔ)上,增加了最先進戒蟆、要求最嚴苛的多項安全措施俊戳,這就是中國先進百萬千瓦壓水堆核電機組的代號,也就是今天的“華龍一號”馆匿。
創(chuàng)新抑胎、鑄就國之重器
在中核集團的大力支持下,核動力院凝聚骨干力量成立了ACP1000項目部渐北,開始了“三代核電(ACP1000)反應(yīng)堆及一回路系統(tǒng)研制”項目艱苦的技術(shù)攻關(guān)之路阿逃。
“華龍一號”之所以成為三代核電,相較于二代和“二代+”核電必有創(chuàng)新之處赃蛛。這其中最重要的創(chuàng)新之一就是“177堆芯”恃锉。在國外通用的157根燃料組件的基礎(chǔ)上,每個象限增加5根燃料組件呕臂,4個象限共增加20根組件破托,形成“177堆芯”的創(chuàng)新設(shè)計。就好像是將原來157格的棋盤格擴大了20格歧蒋。
這個創(chuàng)新看似簡單土砂,其實卻很復雜。在充分考慮熱量傳遞谜洽、燃料富集度等組件之間相互制約的因素后糕加,還要提升堆芯性能,這并不是一件容易的事情禁微。這一創(chuàng)新使得堆芯換料周期由通常的12個月延長至18個月唉奇,將核電廠可利用率提高至90%以上。
同時恢核,三代核電還必須滿足最高標準的安全要求闻街,安全是核工業(yè)的生命線。
為了達到全球最高安全要求忠宙,核動力院開創(chuàng)性地提出了“能動與非能動相結(jié)合”的安全設(shè)計理念架讳。所謂“能動”榴烦,即靠電來驅(qū)動安全系統(tǒng),保障核電站運行文饱,但如果在極端情況下绝壹,即超設(shè)計基準事故的情況下,核電站斷電了融吓,這時“非能動”就能派上用場判阀,依靠重力、溫差和壓縮空氣等自然力來驅(qū)動安全系統(tǒng)箩绍,通過蒸發(fā)孔庭、冷凝、對流材蛛、自然循環(huán)等自然過程來帶走熱量圆到。當時國內(nèi)關(guān)于非能動系統(tǒng)的設(shè)計完全沒有參考,國外又嚴防死守卑吭,進行技術(shù)封鎖芽淡,只能靠核動力院的科研人員自己摸索前進,最終豆赏,在兩年時間內(nèi)成功研發(fā)出了非能動二次側(cè)余熱排除系統(tǒng)挣菲、非能動安全殼熱量導出系統(tǒng)和能動與非能動相結(jié)合的堆腔注水冷卻系統(tǒng)為代表的非能動安全系統(tǒng)。
除了要滿足最高安全標準掷邦,在三代核電研發(fā)過程中己单,關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)攻關(guān)也尤為重要。設(shè)備國產(chǎn)化耙饰、軟件自主化的實現(xiàn)經(jīng)歷了一段非常艱難的時期。
其中纹份,最難攻關(guān)的關(guān)鍵設(shè)備之一就是蒸汽發(fā)生器卫殷。蒸汽發(fā)生器是核電站不可或缺的主要設(shè)備之一,被稱為“核電站之肺”培幽。蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)復雜嗡沈,內(nèi)部零件超過一萬個,價格昂貴绎编,動輒上億元人民幣蔑串。以往大型核電站的蒸汽發(fā)生器的設(shè)計技術(shù)及知識產(chǎn)權(quán)掌握在國際上少數(shù)幾家設(shè)計公司手中,且長期封鎖技術(shù)演穗。為了解決這一“瓶頸”問題柱涕,核動力院開始了蒸汽發(fā)生器的技術(shù)攻關(guān)。“當時決定進行自主研發(fā)的時候垛墙,條件很艱苦籍钱,沒有經(jīng)費羡雷,院自己籌,沒有試驗設(shè)施种慕,院自己建热品。我們第一個大型試驗裝置就建在河南南陽油田里,借他們的高溫高壓蒸汽做試驗啸驯。當時是冬天客扎,河南下著大雪,我們團隊就租了一個集裝箱當宿舍罚斗,住在油田旁邊方便做試驗徙鱼。”“華龍一號”蒸汽發(fā)生器設(shè)計總師張富源表示。僅僅27個月后惰聂,用于“華龍一號”的第三代核電ZH-65型蒸汽發(fā)生器問世疆偿,相比之下,美國搓幌、法國制造首臺三代核電蒸汽發(fā)生器的時間用了將近40個月杆故。與此同時,與國外三代核電蒸汽發(fā)生器相比溉愁,ZH-65型蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽壓力更高处铛、蒸汽濕度更低、經(jīng)濟性更好拐揭。
蒸汽發(fā)生器研制只是一個縮影撤蟆,不再被“卡脖子”的故事在“華龍一號”上比比皆是。
在軟件自主化方面愧陈,核動力院也投入了大量精力登凿。2015年,我國首套自主核電軟件包和一體化軟件集成平臺NESTOR在北京正式發(fā)布煮啡,發(fā)布的數(shù)十個軟件隘匙,已成功應(yīng)用于核電站工程設(shè)計和運行管理。NESTOR的“問世”對我國核電發(fā)展具有重要意義馁祈。
除此之外恕臣,還有反應(yīng)堆壓力容器、堆內(nèi)構(gòu)建银薪、控制棒驅(qū)動機構(gòu)等關(guān)鍵設(shè)備都實現(xiàn)了“中國造”靴亩。
2013年底,核動力院原定的“華龍一號”科研項目基本完成夫石,僅用了兩年多一點的時間伪睬。
有心人,終不負鸭僧。2015年5月5日萎煤,國家核安全局頒發(fā)福清核電廠5號機組建造許可證缤弦,2015年5月7日,5號機組澆灌第一罐混凝土(FCD)彻磁,“華龍一號”全球首堆終于落地生根碍沐。從FCD到正式商運,“華龍一號”首堆建設(shè)雖然只用了短短5年的時間衷蜓,但是為了讓我國擁有真正意義上的自主三代核電累提,核動力院卻辛苦奮戰(zhàn)了近30年,攻克了一系列技術(shù)難題磁浇,打造了一批先進核電產(chǎn)品斋陪,提升了我國完整核電裝備供應(yīng)能力,創(chuàng)建了一套中國自主標準體系置吓,踏出了一條自主化核電發(fā)展的成功之路无虚。
如今,“華龍一號”批量化建設(shè)正在如火如荼地推進中衍锚,第四代核電攻關(guān)成果也已達到國際先進水平……
滄海橫流友题,方顯英雄本色。“華龍一號”的成功并不是終點戴质,而是中國自主科技品牌崛起的一個里程碑面镣。