探秘“華龍一號(hào)”

“華龍一號(hào)”全球首堆中核集團(tuán)福建福清核電5號(hào)機(jī)組于1月30日正式投入商業(yè)運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)在三代核電技術(shù)領(lǐng)域躋身世界前列，成為繼美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)之后真正掌握自主三代核電技術(shù)的國(guó)家，核電技術(shù)水平和綜合實(shí)力已躋身世界第一方陣。

“華龍一號(hào)”有何不同?“國(guó)之重器”如何鑄成?未來(lái)前景怎樣?記者近日走近“華龍一號(hào)”全球首堆機(jī)組，探秘核電“國(guó)之重器”。

更自主，核心設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)

一顆顆不起眼的淺黑色“粉筆頭”，便是核燃料的主要成分——鈾混合物粉末燒結(jié)成的二氧化鈾陶瓷芯塊。它們安放于特制的圓柱形稀有金屬容器中，共同組成了堆芯，也就是核電站的“心臟”。

“華龍一號(hào)”采用177組燃料組件堆芯，讓單臺(tái)機(jī)組裝機(jī)容量高達(dá)116.1萬(wàn)千瓦。“心肌更發(fā)達(dá)，功率也更高。”福清核電副總工程師周賽軍打比方說(shuō)，這是“華龍一號(hào)”的“獨(dú)門(mén)秘籍”——堆芯數(shù)量的增加不但提升了功率，也帶來(lái)了單個(gè)組件負(fù)荷的減輕，安全度隨之進(jìn)一步提升。

“核電最關(guān)鍵最核心的技術(shù)一定要立足自主創(chuàng)新、自立自強(qiáng)。”中核集團(tuán)福建福清核電有限公司董事長(zhǎng)徐利根說(shuō)。

記者了解到，在近20年的研發(fā)工作中，“華龍一號(hào)”研發(fā)團(tuán)隊(duì)共開(kāi)展了54項(xiàng)科研攻關(guān)項(xiàng)目，其自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)覆蓋了設(shè)計(jì)、燃料、設(shè)備、建造、運(yùn)行、維護(hù)等領(lǐng)域，在反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì)、能動(dòng)和非能動(dòng)安全技術(shù)、燃料技術(shù)、計(jì)算分析軟件等方面，真正掌握了核心技術(shù)。

技術(shù)的自主創(chuàng)新也帶動(dòng)了高端裝備制造業(yè)升級(jí)。“華龍一號(hào)”涉及5300多家設(shè)備供貨廠家，分布全國(guó)各地，各項(xiàng)組件共計(jì)6萬(wàn)多臺(tái)套設(shè)備，所有核心設(shè)備實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)率達(dá)到88%以上。一大批核電裝備和零部件生產(chǎn)企業(yè)伴隨“華龍一號(hào)”迅速成長(zhǎng)，形成了哈爾濱電氣、東方電氣、上海電氣等國(guó)企為主導(dǎo)的三代核電裝備供應(yīng)鏈。

不僅如此，通過(guò)“華龍一號(hào)”示范性工程的建設(shè)，我國(guó)核電建造隊(duì)伍已全面掌握了自主建造三代核電站的核心技術(shù)和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，目前已形成每年8至10臺(tái)套批量化三代核電主設(shè)備制造及電站建設(shè)能力。

更經(jīng)濟(jì)，成本降低兩至三成

“華龍一號(hào)”首堆機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，能產(chǎn)生哪些效益?中核集團(tuán)福建福清核電有限公司總經(jīng)理趙皓給出了兩組數(shù)據(jù)。

單臺(tái)機(jī)組裝機(jī)容量116.1萬(wàn)千瓦，每年發(fā)電近100億千瓦時(shí);相當(dāng)于每年減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗312萬(wàn)噸、減少二氧化碳排放816萬(wàn)噸，植樹(shù)造林7000多萬(wàn)棵。

“‘華龍一號(hào)’首堆機(jī)組商業(yè)運(yùn)行，不僅能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、助力‘碳達(dá)峰’‘碳中和’戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)意義深遠(yuǎn)。”趙皓說(shuō)。

從2015年5月7日正式落地福清，到2021年1月30日投入商業(yè)運(yùn)行，相較國(guó)外同類工程，“華龍一號(hào)”首堆機(jī)組成本降低了20%—30%。“這讓‘華龍一號(hào)’成為當(dāng)前核電市場(chǎng)上接受度最高的三代核電機(jī)型之一。”趙皓告訴記者，在巴基斯坦卡拉奇，2臺(tái)“華龍一號(hào)”在建機(jī)組順利推進(jìn)，智利、英國(guó)等也紛紛提出了項(xiàng)目引進(jìn)的合作意愿。

據(jù)介紹，按目前市場(chǎng)情況測(cè)算，每臺(tái)“華龍一號(hào)”機(jī)組全壽命期內(nèi)在國(guó)內(nèi)創(chuàng)造產(chǎn)值將超過(guò)2000億人民幣，并提供超過(guò)15萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。另外，每出口一臺(tái)“華龍一號(hào)”機(jī)組，將為我國(guó)帶動(dòng)相關(guān)機(jī)電產(chǎn)品和材料出口近200億元。

“與高鐵一樣，‘華龍一號(hào)’是中國(guó)裝備制造‘走出去’的亮麗名片。”徐利根說(shuō)。

更安全，“硬核”保障降低風(fēng)險(xiǎn)

核電站最核心的部分是堆芯，就好比火電廠的鍋爐，這也是最怕出問(wèn)題的部分。世界上的絕大多數(shù)核事故是因?yàn)楹穗娬驹庥鍪鹿收T因停堆以后，余熱無(wú)法導(dǎo)出，導(dǎo)致堆芯熔毀，進(jìn)而引發(fā)放射性物質(zhì)釋出。

“第二代核電技術(shù)采用‘能動(dòng)’系統(tǒng)為堆芯降溫，也就是通過(guò)外部電能提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)冷卻水循環(huán)降溫。”趙皓說(shuō)，“華龍一號(hào)”給堆芯上了“雙保險(xiǎn)”。

攤開(kāi)核島剖面圖，趙皓告訴記者：“我們?cè)诙研旧戏桨仓昧?個(gè)千噸級(jí)的超大水箱，一旦能動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法使用，水箱里的數(shù)千噸水不需要?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)，就能順勢(shì)而下，依靠重力自然循環(huán)為堆芯降溫。”這一套非能動(dòng)系統(tǒng)和能動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合的設(shè)計(jì)，讓堆芯熔毀和放射性物質(zhì)釋出的風(fēng)險(xiǎn)大幅降低。

“華龍一號(hào)”的“硬核安保”遠(yuǎn)不止于此。站在高處眺望，核島被巨型混凝土外殼所包裹，就像披上了一件“硬甲”。硬甲其實(shí)分兩層，內(nèi)殼厚1.3米，外殼厚1.8米，全部采用高強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力混凝土，不僅能把放射性物質(zhì)牢牢鎖住，其強(qiáng)度還可抗大飛機(jī)沖撞和9級(jí)大地震。

“作為世界最先進(jìn)的第三代核電技術(shù)，‘華龍一號(hào)’的安全性是它最大的優(yōu)勢(shì)。”趙皓說(shuō)。