近日,由國務(wù)院國資委新聞中心主辦的“核鑄強(qiáng)國夢(mèng)”活動(dòng)走進(jìn)國家電力投資集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱“國家電投”)。此活動(dòng)主要聚焦國家科技重大專項(xiàng)“大型先進(jìn)壓水堆核電站”國和一號(hào)核電型號(hào)(CAP1400)的設(shè)計(jì)研發(fā),關(guān)注我國核電起步、引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)三代核電自主化的不平凡歷程。
作為央企,國家電投肩負(fù)著保障國家能源安全的重大責(zé)任。其前身之一國家核電技術(shù)公司承擔(dān)了我國三代核電自主化的重要使命,負(fù)責(zé)引進(jìn)AP1000三代核電技術(shù),進(jìn)行消化、吸收和再創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)核電站工程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、工程建設(shè)與運(yùn)營管理自主化,研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型先進(jìn)壓水堆核電站。歷經(jīng)10余年的不懈奮斗,三代核電自主化工作結(jié)出累累碩果。目前,AP1000依托項(xiàng)目4臺(tái)機(jī)組全部投運(yùn),大型先進(jìn)壓水堆核電站國家科技重大專項(xiàng)研發(fā)進(jìn)入收官階段,國家電投建立起較為完整的核電產(chǎn)業(yè)鏈。
給秦山核電站做“換腦手術(shù)”
2019年,距離中國大陸第一座核電站——秦山一期核電站并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)過去了28個(gè)年頭。截至今年6月底,秦山核電站累計(jì)發(fā)電5600億千瓦時(shí)。
秦山核電站安全高效運(yùn)行28年,能夠青春長(zhǎng)駐自有奧妙。2018年4月8日,秦山核電站30萬千瓦機(jī)組的主控室內(nèi),原有的兩圈盤臺(tái)被拆除。之后不久,性能更好的新主控盤臺(tái)安裝完成。這是秦山核電站30萬千瓦機(jī)組第18次換料大修中的精彩片段。
主控盤臺(tái)改造相當(dāng)于核電站的一次“換腦手術(shù)”,在國內(nèi)尚屬首次。此次除了換掉兩圈盤臺(tái),與之成體系的儀表控制柜、報(bào)警機(jī)柜等140多個(gè)柜子也全部換掉,接口必須一一對(duì)應(yīng),路徑設(shè)計(jì)不容有誤,技術(shù)難度空前。
完成“換腦手術(shù)”的“主刀大夫”是國家電投上海核工程研究設(shè)計(jì)院(以下簡(jiǎn)稱“上海核工院”)。在中國核電發(fā)展史上,該院創(chuàng)造了三個(gè)“第一”,即獨(dú)立自主研發(fā)設(shè)計(jì)中國大陸第一座核電站——秦山核電站;設(shè)計(jì)研發(fā)了中國第一個(gè)出口核電站——恰?,敽穗娬?;技術(shù)總支持中國第一臺(tái)重水反應(yīng)堆——秦山三期核電站。
1970年,中國核電發(fā)展正式起步,并以“728”為代號(hào),組建“728辦公室”(上海市核電辦)、“728院”(上海核工院),實(shí)施“728工程”(秦山核電站)。728院負(fù)責(zé)承擔(dān)總體設(shè)計(jì)任務(wù),開始摸著石頭過河。
“當(dāng)時(shí)搞核反應(yīng)堆,國外對(duì)我們進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖,必須自己去研究和摸索?!鄙虾:斯ぴ涸偣こ處煵虅ζ交貞浾f,由于公開資料有限,國內(nèi)電子計(jì)算機(jī)等各項(xiàng)條件也很有限,完成核反應(yīng)堆分析程序等任務(wù)頗具挑戰(zhàn)。大家齊心協(xié)力、迎難而上,加班加點(diǎn)搞大會(huì)戰(zhàn)?,F(xiàn)在回想起來,這個(gè)過程很“暖心”也很有“力量”。
據(jù)悉,從項(xiàng)目初始,技術(shù)路線、堆型方案確定過程中的曲折反復(fù),到工程建設(shè)中的排除萬難,再到并網(wǎng)發(fā)電、安全運(yùn)行,秦山30萬機(jī)組從最初定位的“原型堆”“試驗(yàn)堆”到正式確立為“商用堆”,凝聚了中國一代核電人的智慧和心血,鑄就了“中國核電從這里起步”的偉業(yè)。秦山核電站被譽(yù)為國之光榮,成為中國核電技術(shù)創(chuàng)新的源泉。
上海核工院與秦山核電站同成長(zhǎng),成為中國迄今唯一參與國內(nèi)各種堆型的研發(fā)設(shè)計(jì)服務(wù)工作,具有全島設(shè)計(jì)能力、擁有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、實(shí)現(xiàn)核電設(shè)計(jì)技術(shù)輸出的核電總體設(shè)計(jì)院。
超“135”圓夢(mèng)三代核電自主化
擁有世界領(lǐng)先的技術(shù)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型先進(jìn)壓水堆核電站,是中國核電界一直追逐的目標(biāo)。而本世紀(jì)初,我國運(yùn)行及在建的核電機(jī)組共11臺(tái),其中8臺(tái)來自3個(gè)不同國家,一共5種機(jī)型。如何才能實(shí)現(xiàn)從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變?
2007年,國家決定從西屋公司引進(jìn)三代非能動(dòng)先進(jìn)核電技術(shù)AP1000,并以此為基礎(chǔ)啟動(dòng)了我國三代核電完全自主化的進(jìn)程。上海核工院是AP1000三代核電引進(jìn)消化吸收以及實(shí)施國家科技重大專項(xiàng)“大型先進(jìn)壓水堆核電站”研發(fā)的技術(shù)負(fù)責(zé)單位。
西屋公司在技術(shù)轉(zhuǎn)讓時(shí),劃了一條“紅線”,即中國在引進(jìn)AP1000核電技術(shù)基礎(chǔ)上,只有開發(fā)出凈電功率大于135萬千瓦的大型先進(jìn)非能動(dòng)核電站,才能擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
突破“135”難度究竟在哪?“如同小飛機(jī)變大飛機(jī),滿足凈功率大于135萬千瓦的要求,不能是簡(jiǎn)單的等比例放大,需要重新全面進(jìn)行型號(hào)開發(fā)、技術(shù)設(shè)計(jì)、設(shè)備研制、試驗(yàn)研究與安全審評(píng)?!眹鸵惶?hào)總設(shè)計(jì)師、上海核工院院長(zhǎng)鄭明光說。
這相當(dāng)于另起爐灶,沒有捷徑可走!2008年,上海核工院聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)大學(xué)、科研院所、制造業(yè)等產(chǎn)學(xué)研用單位和大量技術(shù)人員開始了這項(xiàng)重大專項(xiàng)科研攻關(guān)。為突破“135”,國和一號(hào)反應(yīng)堆堆芯需要從157盒燃料組件變成193盒燃料組件。鋼安全殼厚度則需要進(jìn)一步加厚,直徑從原來的39.6米擴(kuò)大到43米,為核島主設(shè)備提供更大的空間。同時(shí),他們還重新設(shè)計(jì)研制了蒸汽發(fā)生器,使整個(gè)機(jī)組的性能和效率進(jìn)一步提升,毛功率達(dá)到1500MWe左右,滿足完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)要求。
新設(shè)計(jì)需要全面試驗(yàn)來支持?!懊總€(gè)大項(xiàng)關(guān)鍵試驗(yàn)里都有很多子項(xiàng),主要是把可能對(duì)設(shè)計(jì)有影響的因素全部摸索或者挖掘出來,對(duì)安全上有影響的因素也得全部挖掘?!眳⑴c項(xiàng)目的專家表示,試驗(yàn)牽扯協(xié)同單位多、難度大、要求高、協(xié)調(diào)難。比如,有個(gè)非常小的冷凝試驗(yàn),僅僅與聯(lián)合單位正式的來往函件就接近70份。
量化突破“135”之艱難,下列數(shù)字只是冰山一角:學(xué)習(xí)、吸收AP1000技術(shù)轉(zhuǎn)讓文件315557份、重8.4噸;國內(nèi)近477家企業(yè)、2.6萬名技術(shù)人員參與;形成新產(chǎn)品、新材料、新工藝、新裝置293項(xiàng),新建成43個(gè)試驗(yàn)臺(tái)架;在國內(nèi)22個(gè)世界先進(jìn)試驗(yàn)臺(tái)架上完成6大試驗(yàn)課題、17項(xiàng)關(guān)鍵試驗(yàn)、887個(gè)工況的獨(dú)立試驗(yàn)驗(yàn)證;經(jīng)歷了17個(gè)月的審查;研發(fā)設(shè)計(jì)人員逐一回答了國家核安全局提出的5377個(gè)問題……
目前,大型先進(jìn)壓水堆核電站重大專項(xiàng)已形成知識(shí)產(chǎn)權(quán)6513項(xiàng),進(jìn)入堆型落地的全新重要階段。國和一號(hào)(CAP1400)的安全性、經(jīng)濟(jì)性在國際上處于領(lǐng)先地位,設(shè)計(jì)上滿足最高安全標(biāo)準(zhǔn),安全上經(jīng)過完整充分的試驗(yàn)驗(yàn)證與安全審評(píng),安全指標(biāo)優(yōu)于AP100015%以上,在多層防御的基礎(chǔ)上系統(tǒng)性地應(yīng)用非能動(dòng)和簡(jiǎn)化理念,從設(shè)計(jì)、工程措施和管理上預(yù)防設(shè)備疲勞、人為因素、環(huán)境條件變化帶來的風(fēng)險(xiǎn)。此外,其批量化后的造價(jià)至少還能再降低10%以上,具有較強(qiáng)的國際競(jìng)爭(zhēng)力。
“這是目前世界上最大型的具有自主品牌的非能動(dòng)壓水堆核電站,帶動(dòng)了我國核電產(chǎn)業(yè)由二代向三代的跨越式發(fā)展?!鄙虾:斯ぴ焊痹洪L(zhǎng)陳煜介紹,國和一號(hào)設(shè)備完全自主設(shè)計(jì),國產(chǎn)化率達(dá)85%以上,剩下的部分均可以國際公開采購,不涉及產(chǎn)權(quán)問題。
全面提升核電產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,龍頭企業(yè)肩負(fù)重任。國家電投圍繞我國核電產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、薄弱環(huán)節(jié)和空白環(huán)節(jié),大力推進(jìn)能力建設(shè)和體系建設(shè),為產(chǎn)業(yè)發(fā)展打基礎(chǔ)、筑平臺(tái)。目前,國家電投擁有12家核電投資、運(yùn)營與前期單位,13家核能產(chǎn)業(yè)鏈單位,1家核能研究單位,業(yè)務(wù)范圍涵蓋核電研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)、運(yùn)營及核環(huán)保等各環(huán)節(jié)。
國家電投有關(guān)負(fù)責(zé)人表示,2018年,國家電投制定了“2035一流戰(zhàn)略”,朝著建設(shè)具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流清潔能源企業(yè)目標(biāo)大步邁進(jìn),核能產(chǎn)業(yè)也將在三代核電自主化發(fā)展的新起點(diǎn)上再出發(fā),以先進(jìn)核能技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng),以核能發(fā)電與綜合利用為主導(dǎo),加快核電向核能拓展,實(shí)現(xiàn)核能產(chǎn)業(yè)安全高效發(fā)展,成為集團(tuán)公司實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)的重要助力。