核能产业铆足后劲拓赛道

2022-11-07 15:49  来源:中国能源报    石岛湾核电站  高温气冷堆  三代核电  华龙一号  国和一号  核安全  红沿河核电站  核能供暖  海阳核电站  秦山核电站

数载奋斗,接续砥砺。作为新时代的“国家名片”,我国核电技术研发及建设规模取得了举世瞩目的成就,成功跻身世界核电大国行列。放眼未来,在深入推进能源革命、保障能源安全、实现“双碳”目标、助力绿色发展的新赛道上,核能产业正铆足后劲拓路转型。


2015年1月,习近平总书记就我国核工业创建60周年作出重要指示强调,核工业是高科技战略产业,是国家安全重要基石。要坚持安全发展、创新发展,坚持和平利用核能,全面提升核工业的核心竞争力,续写我国核工业新的辉煌篇章。

党的二十大报告将核电技术列为我国进入创新型国家行列的重大成果之一,并强调积极安全有序发展核电。

俯瞰我国大陆海岸线,分布于沿海8省区的18个核电基地串珠成链。53台商运核电机组、23台在建核电机组,以总装机全球第二、在建装机全球第一的规模,构筑起从核电大国迈向核电强国的坚实底气。

东海之滨,矗立于福建福清核电基地的自主三代核电华龙一号示范工程已全面建成投运,年发电量接近200亿千瓦时;浙江苍南的三澳核电基地内,塔吊林立,核岛拔地而起,华龙一号批量化工程建设如火如荼。

黄海之畔,山东荣成石岛湾核电基地的国家科技重大专项已从图纸走向现实——大型先进压水堆核电站国和一号示范工程在建设者手中加速孕育,全球首座球床模块式高温气冷堆核电站示范工程全力冲刺商运。


▲位于山东荣成石岛湾核电基地的全球首座球床模块式高温气冷堆核电站示范工程。

……

华龙一号、国和一号、高温气冷堆等大型核电工程,不仅是我国核电技术向三代、四代升级跨越的标志性成果,更是国家在战略高技术领域取得突破和实现引领的代表性工程。

2015年1月,习近平总书记就我国核工业创建60周年作出重要指示。时隔七年,党的二十大报告将核电技术列为我国进入创新型国家行列的重大成果之一,并指出“积极稳妥推进碳达峰碳中和”“积极安全有序发展核电”。

数载奋斗,接续砥砺。作为新时代的“国家名片”,我国核电技术研发及建设规模取得了举世瞩目的成就,成功跻身世界核电大国行列。放眼未来,在深入推进能源革命、保障能源安全、实现“双碳”目标、助力绿色发展的新赛道上,核能产业正铆足后劲拓路转型。

先进核能技术研发示范不断突破

2021年12月20日,石岛湾高温气冷堆核电站示范工程1号反应堆成功并网并发出第一度电,标志着全球首座具有第四代先进核能系统特征的球床模块式高温气冷堆完成了从实验堆向商用堆的跨越。作为我国拥有完全自主知识产权的第四代先进反应堆技术,高温气冷堆的最大特征是固有安全性,即使在严重事故下不采取任何人为和机器的干预措施,反应堆堆芯不会熔毁,放射性物质也不会大量外泄。

对安全的更高追求,推动了先进核能技术创新的一步步突破。高温气冷堆的研发落地,正是勇闯了核能科技创新的“无人区”。

据清华大学核研院党委书记唐亚平介绍,目前高温气冷堆已完成全部核心技术攻关,建设了全球规模最大的高温气冷堆工程试验台架,完成燃料装卸、控制棒驱动机构、蒸汽发生器、主氦风机等主要系统与设备关键技术的试验验证,建成了全球首条工业规模的球形核燃料元件生产线并完成示范电站首炉核燃料生产供货。“我国在先进核能技术及其关键材料、核心装备制造技术上的自主创新取得了重大突破。”

“通过全面加强核电自主创新,实施国家核电科技重大专项,我国核电技术水平显著提升,形成了具有自主知识产权的三代压水堆华龙一号、国和一号国产化品牌,具有四代特征的高温气冷堆、快堆,以及小型模块化反应堆等先进核电技术。”中国核能行业协会秘书长张廷克告诉记者,“目前,我国已率先实现由二代向自主三代核电技术的全面跨越。”


▲位于福建福清的华龙一号示范工程。

谈及华龙一号研发,中核集团华龙一号总设计师邢继对十年前那段经历记忆犹新:“华龙一号的设计目标是对当时的技术作出革命性改进,吸收福岛核事故的经验反馈,加入非能动系统,向国际最高安全标准看齐”“这是我们第一次建设中国自主的先进核电,每个人都鼓足了气、铆足了劲”。

“核电技术自主化是我国成为科技强国、自立自新的必然选择。”中广核华龙一号总设计师王鑫接受记者采访时表示,中广核持续结合华龙一号示范工程以及国际审评的经验反馈和良好实践,策划和实施了一系列提升经济性、提高可建造性、缩短建造工期、提升先进性的工程改进。


▲浙江三澳核电项目1号机组11月3日顺利完成穹顶吊装。

记者了解到,目前华龙一号已形成完整的技术标准体系和知识产权体系,处于批量化规模化建设阶段。海外项目落地的同时,通过了英国通用设计审查,获得了国际市场的更多认可。

10月22日凌晨4点,国和一号示范工程核岛厂房内灯火通明,焊花飞溅。核级管道焊工未晓朋用镜头记录下参建这座超级工程的奋斗瞬间,并在朋友圈留下“加油奋斗”的表情。

在国家电投核能总工程师、国和一号总设计师郑明光眼中,国和一号不仅是一个历时12年攻关研发出的全球功率最大非能动压水堆核电型号,更是一次艰辛的跨越。“型号研发累计形成知识产权成果超9200项,建成了具有国际先进水平的三代核电自主创新体系和产业链供应体系,实现了我国核电技术从二代到三代的跨越。”

核能产业链安全保障能力全面提升

安全是核能事业发展的生命线,是核能产业高质量发展的基石。

据中核集团总经理助理,中国核电党委书记、董事长卢铁忠介绍,我国具有良好的核安全技术基础和卓越的核安全纪录。30多年来,我国在运核电站的安全水平和运行业绩良好,从未发生过国际核与放射事件分级表(INES)二级及以上的事件或事故。世界核电运营者协会(WANO)全球核电机组2021年综合指数排名显示,全球393台运行机组参评,77台满分;中国大陆地区48台机组参评,37台满分,约93%的机组综合指数处于中值以上,为世界领先水平。“2021年,中国核电满足核算条件的22台机组中有19台机组WANO综合指数满分,满分机组数和满分比例数都排在世界第一,稳居世界先进行列。”

核电机组的安全稳定运行离不开全产业链的安全保障。作为世界上最复杂的能源系统,核电站采用的设备、材料数量庞大且均为核级,不仅要具备抗高压、抗辐射性能,而且对可靠性、精密度的要求很高,有的使用寿命甚至长达60年之久,因此与之高度匹配的装备制造能力尤为关键。

张廷克告诉记者,通过自主研发和国产化攻关,我国全面掌握了反应堆压力容器、蒸汽发生器、保护控制系统和核级焊材、核级密封件等关键设备、材料制造技术,形成了每年10台/套左右的百万千瓦级压水堆主设备制造能力,自主三代核电综合国产化率已达90%以上,核心技术、重大装备已不受国外制约。

清华大学核研院提供的数据显示,高温气冷堆示范工程15181台套核岛设备中2201台是首台套设备,其中660台为全球首创。另外,世界最大最重的压力容器、螺旋管式蒸汽发生器和电磁轴承主氦风机等关键设备均研制成功,国产化率达到93.4%。

诸多磨砺,创新不易,产业链合力创新更不易。

作为二十年如一日扎根高温气冷堆产业化事业的资深核电专家,中国核电党建宣传文化中心主任张国华对高温气冷堆示范工程“党建促专项”活动深有感触:“面对国家科技创新的重大需求,中核集团党组和清华大学党委探索的‘党建促专项’,建立了在党的领导下创新链、产业链深度融合的产学研合作的生态体系,形成了独特的科技成果转化能力。作为构建在政府组织和引导下的产学研合作创新体系,这个活动将党组织的优势和力量转化到科研一线和建设现场,走出了一条新型举国体制下抓党建促进重大科技创新的成功之路。”

创新攻坚,装备制造业同样付出了艰辛的努力。


▲位于山东烟台的海阳核电基地。

十年前,在首届三代核电AP/CAP合格供应商年会上,参会专家抛出了一个让国内装备制造企业尴尬又无奈的问题:“样品做得好,一旦批量化就完蛋。”彼时,三代核电的材料、装备正处于从做展品到出产品的攻坚期,制造企业的技术和工艺还不过关,国产化异常艰难。时任中国一重副总裁的王宝忠坦言,中国一重承担的三代核电自主化依托项目锻件制造中就有废品率高等问题。然而五年后,中国一重攻坚克难做出的锻件用在了三门核电、海阳核电的1号机组上,具备了批量化生产三代核电锻件的能力。

被称为核电站“神经中枢”的核电站数字化仪控系统(以下简称“核电DCS”)同样经历了“啃骨头”的研制过程。

“核电DCS设计标准严苛、技术实现难度大,我国在该领域的研发起步较晚,相关设备曾严重依赖进口,尤其是核电站反应堆安全停堆和事故缓解功能的核级DCS。”中广核和睦系统项目总师孙永滨介绍,“依托国家863计划和能源重大科技专项的科研课题研究,中广核旗下广利核公司历时十多年研制出国内首个自主核级DCS平台和睦系统,填补了我国在该技术领域的空白,并很快实现了规模化工程应用,将核安全牢牢掌握在了自己手中。”

转型升级拓宽核能综合利用

11月1日,东北地区首个核能供暖项目——大连红沿河核电站核能供暖示范项目正式投运供热,大连市瓦房店红沿河镇的居民第一次感受到核能带来的温暖。


▲东北地区首个核能供暖项目——红沿河核电站核能供暖示范项目11月1日正式投运供热。

从山东海阳到浙江海盐,再到大连红沿河,大型压水堆核电站从发电到供暖的一小步,是核能技术创新迈出的一大步,其对城市低碳转型、北方地区清洁取暖以及核能综合利用驶入“双碳”赛道都具有重要意义。

2021年11月9日,山东海阳核电站的“暖核一号”二期核能供热工程投运,为海阳城区20万居民供暖,海阳由此成为全国首个“零碳”供暖城市。记者从山东核电了解到,为确保今冬明春居民取暖工作安全稳定进行,该公司近期开展了厂内设施维护、应急准备等相关工作,并联合地方热力企业完成了核能供热系统充水排气等供热准备工作。目前,厂内外供热系统均已具备对外供热条件。

另外,今年开工的“暖核一号”三期远距离跨区域核能供热工程计划于2023年投运。工程依托海阳核电在运核电机组实施,将新建约120公里的长距离输热骨干管网,建成后实现跨区域核能供热,可满足约100万人口的取暖需求。

在南方,位于浙江海盐的秦山核电核能供热工程同样将开启新一轮供热。上个供暖季,该项目持续安全稳定供热100天,嘉兴市海盐县首批4000户居民享受到了难得的供热保障。

利用核能供暖之外,位于江苏连云港的田湾核电于今年5月启动建设国内首个工业用途核能供汽工程,预计2023年底实现对连云港石化产业基地的工业供汽。

核能综合利用的探索越来越多,边界越来越宽。中国核学会理事长王寿君日前在第23届太平洋地区核能大会上表示,核能综合利用将在实现“双碳”目标的进程中提档加速,发挥高温气冷堆、模块化小堆、低温供热堆、海上浮动堆等各自优势,紧密结合用户侧综合能源消费需求,建立集供电、供热(供冷)、制氢、海水淡化等为一体的多能互补、多能联供的区域综合能源系统,实现对石化、钢铁等高耗能、高碳排行业的清洁供能。

千帆竞发浪潮涌,百舸争流正逢时。中国式现代化的本质要求为能源产业加快绿色转型指明了方向,也为新型举国体制下核能产业持续创新绘出了路线图。中国能源汽车传播集团党委书记、董事长、总编辑兼《中国能源报》总编辑谭介辉表示,在新一轮科技革命和产业变革加速演进、推动经济社会绿色发展的时代浪潮中,发展核能具有十分重要的战略意义。“从带领产学研联合团队历经几十年艰难探索,实现我国高温气冷堆技术从跟跑到领跑的国家最高科学技术奖获得者、中国科学院院士王大中,到新时代华龙一号、国和一号、高温气冷堆等先进核能技术的推动者,核工业人‘一辈子只干一件事,干成一件事’‘将先进核电技术牢牢握在手心’的精神和决心支撑着‘核电强国’梦一步步走向现实。作为媒体,我们有责任讲好新型举国体制下核能产业砥砺攻坚、创新发展的故事,有责任传播和弘扬核科技工作者高尚的家国情怀,使公众深刻认识核能、进一步认可核能,使核能产业发展得到社会各界的支持,为我国能源转型、能源革命作出更大的贡献。”

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