让“华龙一号”从概念变为现实——记中核集团“华龙一号”总设计师邢继

2021-12-14 16:33  来源:光明日报    邢继  华龙一号

“我们的初心和目标一直是做世界最先进的核电技术,通过自身努力实实在在取得核安全上的成功。”中核集团“华龙一号”总设计师邢继告诉记者,“实现百万千瓦级大型先进压水堆自主化一直是我国核工业人追求的目标,‘华龙一号’是三代核电人共同的心血,很幸运到我们这一代的时候把它变成了现实。”


“我们的初心和目标一直是做世界最先进的核电技术,通过自身努力实实在在取得核安全上的成功。”中核集团“华龙一号”总设计师邢继告诉记者,“实现百万千瓦级大型先进压水堆自主化一直是我国核工业人追求的目标,‘华龙一号’是三代核电人共同的心血,很幸运到我们这一代的时候把它变成了现实。”

“华龙一号”的成功研发,在中国核事业发展史上具有里程碑式的意义。目前,中国具有完全自主知识产权的三代核电“华龙一号”不仅在国内落地开工,而且为“一带一路”倡议和我国核电强国建设提供有力的支撑。

作为卓越工程师的代表,邢继不仅是“华龙一号”的总设计师,而且他先后主持完成岭澳二期工程设计、CP1000等研发,为我国压水堆核电技术创建自主品牌作出了突出贡献;他提出“能动与非能动相结合”为核心的先进核安全理论,被国际原子能机构最新安全标准采纳;他推动并参与制定了“数字核电”发展规划,依托“华龙一号”示范工程开发的“数字核电站”也已具雏形,建立了数字电站交付的首个企业标准,实现数字华龙与实体华龙的同步交付。

邢继带领的“华龙一号”研发团队曾获中国质量奖、国防科技十大创新团队和“五四青年奖章”等奖项。邢继获国防科技工业十大创新人物、CCTV年度十大科技创新人物、第七届“全国优秀科技工作者”、“最美奋斗者”、第六届“全国杰出专业技术人才”和国资委首届央企楷模、全国创新争先奖状等荣誉称号。

早在20世纪50年代初,中国迎头赶上原子能时代,核工业时代由此拉开序幕。1964年10月16日第一颗原子弹在新疆罗布泊试爆成功,中国从此跨进有核武器国家行列,邢继就出生在1964年,与“核”结缘。

14岁时邢继喜欢画画,这个爱好保持至今。没有计算机的年代,邢继趴在设计图板上一笔一笔地画,画完叠一层透明硫酸纸再描一遍,因为描得比专业描图员还要工整,这让他得了一个外号“邢描”。

20世纪70年代,石油涨价引发的能源危机促进了世界核电发展。1984年,浙江省海盐县的秦山核电站破土开工,成为中国大陆第一座自主设计、建造的核电站。1987年,从哈尔滨船舶工程学院核动力装置专业毕业后,邢继被分配到北京核二院(中国核电工程公司的前身)。

20世纪90年代初,投入运营的秦山核电站和大亚湾核电站年发电量加起来相当于1952年全国总发电量的3倍。大亚湾核电站采用了法国核电技术,单机容量98.4万千瓦,相比之下,作为当时国内唯一正在运行且自主设计的秦山核电站,功率只有30万千瓦。

1996年,国家提出核电发展方向不再是60万千瓦级,而是100万千瓦级。岭澳二期在秦山二期的基础上实现了中国首座“百万”核电站的自主化,遗憾的是,它不具有完全自主知识产权,不能实现出口。

从1999年起,中核集团(以下简称“中核”)开始着手“二代改”核电机组研发,相继研发出30万千瓦、65万千瓦和100万千瓦级(CNP1000)二代改进型压水堆核电技术,将国际上普遍采用的“155堆芯”扩充至“177堆芯”,这些技术都具有自主知识产权,可以实现出口。

“我们虽然两条腿走路,引进、吸收、消化国际上先进的技术,但是真正核心的技术是买不来的。这一点,在引进AP1000这个技术的时候,我感受很深,自主研发的这条路必须坚定地走。不要想着有捷径,可以拿着别人的东西就去做。”邢继说,“过去我们都是埋头搞科研,能研究出来用上去就可以了,现在我们研究的是一个未来的核电产品,可能会承担带动国家走出去的责任,所以必须要有一个自主知识产权的体系。”

邢继介绍,“华龙一号”的核心技术“177堆芯”“双层安全壳”“能动与非能动相结合的安全设计理念”早在2011年前就有所部署。

2009年年初,在会议上,邢继团队提出CP1000双层安全壳方案,相较于单层,双层的经济性与二代核电技术基本持平,安全性却大大提高了。2010年,团队又提出了新思路“能动和非能动相结合”这一构想。

在研发阶段,非能动系统需要在反应堆厂房里布置将近3000立方米的水,这几乎成了不可能实现的难题。为了尽快解决问题,很长一段时间里团队几乎“连轴转”,无数次的推算试验后,2010年10月中旬终于确定了非能动系统在安全壳内部的布置方案。

国际上,百万千瓦核电站反应堆普遍采用157组燃料组件,而“华龙一号”大胆采用了177组的燃料组件,相比国内在运核电机组,发电功率提高5%~10%,而且降低了线功率密度,为运行后的反应堆增设了一道安全屏障。

邢继认为,能动和非能动相结合的安全设计思路,就是“华龙一号”的方向。经过一次次论证,一项项分析,邢继团队在2013年首次将确定论与概率论相结合的方法在“华龙一号”的设计中应用,为核电站设计安全性和经济性找到了一个最佳平衡点。最终,“华龙一号”共获得超过700余件专利和120余项软件著作权。

“建成三代核电是根本,但要真正实现领跑还要形成华龙标准。标准是话语权,我们不仅要输出自己的核电,还要按照我们自己的标准去建设,这样才能不受制于人。”邢继介绍道。

“华龙一号”标准的制定工作,也正是由邢继带领的中核工程“华龙一号”研发团队承担的。这些标准大到规定“华龙一号”的额定输出功率、单堆布置、0.3g的抗震等级、多重冗余的安全系统等等,小到反应堆的堆芯设计、计算机控制系统、具体管道尺寸材料等方方面面。

2020年11月10日,中核集团宣布,“华龙一号”已经形成完整的自主知识产权与型号标准体系,涵盖核电厂前期、设计、设备、建设、调试等全生命周期,可有力支撑“华龙一号”批量化建设和“走出去”。

中核集团党组书记、董事长余剑锋介绍,“华龙一号”是我国的名片,蕴含着我国核工业自立自强的理想追求。中核集团正在加快“华龙一号”批量化建设和后续机型研发,着力推动自主三代核电“华龙一号”“走出去”,服务“一带一路”倡议。据介绍,“华龙一号”海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇核电2号(K-2)机组完成100小时连续稳定运行验收,各项性能指标达标,于2021年5月19日正式进入商业运行。这标志着中国自主三代核电“走出去”第一站顺利建成,创造了国际最佳建设业绩,中国核电实现从“跟跑”到“并跑”。



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