中国核电迎来发展黄金期

2023-10-09 15:51  来源:《瞭望》新闻周刊    中国核电  华龙一号  国和一号  玲龙一号  福清核电站  核能综合利用  核能制氢  核能供热  海水淡化  辽宁核电站  红沿河核电站  防城港核电站  广西核电站

随着我国核电技术不断成熟完善,尤其是当前最先进的主流商用核电技术——三代核电技术的批量建设,中国核电技术已具有自主知识产权,安全性能优势凸显,从技术“追赶者”变为技术“并跑者”,部分环节已是“领跑者”。


➤作为世界最先进的第三代核电技术之一,安全性是“华龙一号”的最大优势,不仅能把放射性物质牢牢锁住,还可抵御目前经历过的所有级别的台风、9级地震及大型飞机的外部撞击

➤“华龙一号”在反应堆堆芯设计、能动和非能动安全技术、燃料技术、计算分析软件等方面掌握了核心技术

➤2021年,全球第一台“华龙一号”核电机组福建福清核电5号机组完成满功率连续运行考核,投入商业运行,标志着我国在三代核电技术领域跻身世界前列

➤我国积极推进核能与核技术在供热、制氢、海水淡化、绿色电动车、医疗、环保、深海探测、海岛供能等多方面综合利用

2023年7月31日,国务院常务会议审议核准6台三代核电机组,三代核电批量化建设稳步推进。

随着我国核电技术不断成熟完善,尤其是当前最先进的主流商用核电技术——三代核电技术的批量建设,中国核电技术已具有自主知识产权,安全性能优势凸显,从技术“追赶者”变为技术“并跑者”,部分环节已是“领跑者”。

当前,我国在运核电机组超过50台,上网电量占比逐年上升,核能发电量占总发电量的5%左右,而全球核电占比约10%。在“双碳”战略目标下,我国核电发展潜力巨大。

随着三代核电技术的成熟应用,核电行业迎来高质量发展黄金期。

中国三代核电技术跻身世界前列

20世纪,苏联切尔诺贝利、美国三里岛等核事故发生后,美国、法国、俄罗斯等国针对核电设计、运行安全等方面提出一系列改进、增强安全性的措施,第三代核电技术应运而生。

与第二代核电技术相比,第三代核电技术满足“预防和缓解严重事故”的各类技术标准,安全性能明显提高。

我国从2003年起启动第三代核电技术的招标工作,并于2006年决定引进美国西屋公司AP1000三代核电技术,从2009年首台机组开工建设,经历十余年技术引进、消化、吸收和再创新,共建有浙江三门核电一期、山东海阳核电一期共4台机组。

目前,我国主要在发展的三代核电技术有五种,分别为美国AP1000、欧洲EPR、俄罗斯VVER,以及“华龙一号”和“国和一号”(CAP1400),后两者拥有自主知识产权。

“华龙一号”是中核ACP1000和中广核ACPR1000+两种技术的融合;“国和一号”(CAP1400)是我国在消化、吸收、全面掌握AP1000的基础上,开发出的功率更大的核电机组技术。

2021年1月30日,全球第一台“华龙一号”核电机组福建福清核电5号机组完成满功率连续运行考核,投入商业运行。“这标志着我国在三代核电技术领域跻身世界前列。”中核集团董事长余剑锋说,“中国成为继美国、法国、俄罗斯等国家之后又一个掌握自主三代核电技术的国家。”

核电站最核心的部分是堆芯,第二代核电技术采用“能动”系统为堆芯降温,也就是通过外部电能提供动力,驱动冷却水循环降温,而“华龙一号”给堆芯上了“双保险”,创新采用“能动和非能动”相结合安全系统及双层安全壳等技术。

《瞭望》新闻周刊记者采访了解到,福清核电5号机组堆芯上方安置了3个千吨级的超大水箱,假如能动系统无法使用,水箱里的数千吨水可以依靠重力自然循环为堆芯降温。此外,核岛被巨型混凝土壳所包裹,分为两层,内壳厚1.3米,外壳厚1.8米,全部采用高强度预应力混凝土建造。

据了解,作为世界最先进的第三代核电技术之一,安全性是“华龙一号”的最大优势,不仅能把放射性物质牢牢锁住,还可抵御目前经历过的所有级别的台风、9级地震及大型飞机的外部撞击。

在近20年的研发工作中,“华龙一号”研发团队共开展了54项科研攻关项目,其自主知识产权覆盖了设计、燃料、设备、建造、运行、维护等领域,在反应堆堆芯设计、能动和非能动安全技术、燃料技术、计算分析软件等方面,掌握了核心技术。

批量化建设稳步推进

我国三代核电技术的自主创新,带动了高端装备制造业升级。“华龙一号”涉及5300多家设备供货厂家,分布全国各地,各项组件共计6万多台套设备,所有核心设备实现国产,设备国产率达到88%以上。

一大批核电装备和零部件生产企业伴随“华龙一号”迅速成长,我国核电建造队伍也已全面掌握自主建造三代核电站的核心技术和建设经验。

当前,我国在建三代核电机组超过20台,呈现多基地、多机组同时在建态势。

2023年3月25日,中国西部地区首台“华龙一号”——中广核广西防城港核电站3号机组投产发电。迎峰度夏期间,该机组保持安全稳定运行,源源不断为广西及周边提供清洁电力。目前,防城港核电站4号机组已完成反应堆压力容器本体役前检查工作,预计将于2024年上半年高质量投产。

在广东,中广核太平岭核电项目1号机组核岛、常规岛主设备安装工作顺利推进,项目2号机组核岛主设备及其他安装吊装工作正全面开展;陆丰核电项目5号机组,周边厂房首层墙体基本完成,常规岛汽轮机厂房筏基浇筑完成,项目建设现场安全稳定有序。

福建漳州核电项目,整体规划建设6台百万千瓦级核电机组,并留有扩充两台核电机组建设的位置。1号机组于2019年10月开工,计划明年10月建成投产;2号机组于2020年9月开工,计划2025年建成投产;3号机组计划今年开工。整个项目计划于2035年完成,建成后每年可发电720亿千瓦时……

在国内产业链支撑下,我国已具备同时开工近20台“华龙一号”核电机组建设能力,还积极联合核电产业链上下游5000多家企业,开发新技术,研制新装备,输出管理经验,协助搭建完善的质保体系,有效促进了国内装备制造业和施工产业链的整体能力提升。

“依托‘华龙一号’批量化建设,中国一重(3.080, 0.01, 0.33%)完成了二代到三代的核电设备更新迭代,实现了企业由单件小批量到智能化、批量化的产能升级发展。”中国第一重型机械股份公司副总经理许崇勇说。

核电投资大、效益高,三代核电批量化建设将为中国经济发展注入“核动力”。福建宁德核电有限公司董事长田辉宇介绍,宁德核电项目二期5、6号机组预计投资约415亿元,单台机组能够满足100万人口的生产生活用电需求;伴随着二期工程建设,高峰期预计有超过15000名建设者同时在项目现场,将进一步带动周边经济发展。

在山东省荣成市石岛湾核电厂址,“国和一号”(CAP1400)示范工程正在稳步建设中,工程现场有万余名建设者日夜奋战。该项目一期规划建设2台“国和一号”机组,两台机组单机发电功率153.4万千瓦,设计寿命60年。

“国和一号”批量化建设也于2022年提速。2022年,国务院共核准10台核电新机组,“国和一号”占比过半——三门核电二期、海阳核电二期、廉江核电一期共6台机组均采用该技术路线。

2023年核准的6台三代核电机组中,福建宁德核电项目5、6号机组和山东石岛湾核电厂扩建一期工程项目1、2号机组,4台机组采用“华龙一号”;辽宁徐大堡核电项目1、2号机组,2台机组采用“国和一号”。

实现“走出去”,是我国从核大国走向核强国的关键指标。2023年7月14日,巴基斯坦恰希玛核电站5号机组破土动工,成为我国成功“走出去”的第3台“华龙一号”核电机组。在此之前,2015年8月开建的巴基斯坦卡拉奇2号核电机组,是继福建福清5号机组之后全球第二个开建的“华龙一号”核电项目,已于2021年5月20日正式投入商业运行。

多元化应用加速

2023年7月,全球首个开工的陆上商用模块化小堆“玲龙一号”核心模块完成出厂验收,标志着我国在全球率先迈出了模块化小堆工程落地关键一步。建成后年发电量可达10亿千瓦时,满足52.6万户家庭生活所需。同时相当于减少二氧化碳排放88万吨、植树造林750万棵。

“十四五”规划明确推动模块式小型堆等先进堆型示范和核能综合利用,意味着核能的多元化应用、多用途发展按下加速键。

小型模块化核反应堆造价更低、建造周期短、更安全灵活。“玲龙一号”是中核集团研发的陆上商用模块化、多用途小型堆,除了发电,还具有热电联供、水电联供、城市区域供热、海水淡化、工业工艺供热、自备电厂等多用途。

当前,我国积极推进核能与核技术在供热、制氢、海水淡化、绿色电动车、医疗、环保、太空航行、深海探测、海岛供能、核动力与常规动力混合驱动的大型运输舰船等多方面的综合利用。

2022年11月1日,辽宁红沿河核电站核能供暖示范项目正式投运供热,项目覆盖大连市瓦房店红沿河镇,惠及当地近两万居民。据测算,项目投运后每年将减少标煤消耗5726吨,减排二氧化碳1.41万吨、烟尘209余吨、二氧化硫60余吨、氮氧化物85吨多、灰渣2621吨,将有效改善供暖区域大气环境。

2022年12月15日,秦山核电供热项目在浙江海盐正式建成投用。这是我国南方首个核能供热示范工程,开创了我国南方核能供热的先河,供暖面积达46万平方米,惠及近4000户居民。

在中核集团,核技术应用产业主要包括同位素及其制品、核医疗、核医药、放射源及工业应用、辐射加工、核仪器仪表等。比如,在放射性药物方面,中核集团占全国市场规模70%以上,生产的碳-13、碳-14呼吸检测试剂,碘-125籽源,甲亢、甲癌治疗用碘-131药物,骨癌镇痛治疗用锶-89等药物的应用处于世界领先地位。

核能供汽是利用核电厂热量,解决石化产业用汽需求,降低综合能耗和消除环境污染的一种新途径。2022年5月27日,田湾核电蒸汽供能项目全面拉开建设帷幕。该项目以田湾核电3、4号机组蒸汽作为热源,在物理隔绝的情况下,通过多级换热,最终通过工业用汽管网,将蒸汽输送至连云港石化产业基地进行工业生产利用,安全可靠、清洁高效。

在山东荣成,“国和一号”融合核电与地方经济、社会、环境的综合协调发展,着力打造集核能供热、海水淡化、核风光等综合智慧能源于一体的“国和一号+”智慧核能综合利用示范工程。

该工程包括“核能供热”工程:可解决威海市2700万平方米的供热需求,助力山东省清洁供暖产业发展;“海水淡化”工程:日产1万吨海水淡化项目作为战略备用水源,未来将扩容至日产10万吨,实现周边供水;“海上风电”项目:打造集“海上风电+海水制氢+海上牧场+海上观光”于一体的海洋资源立体化开发示范项目……

专家表示,未来,大型核电机组及小型反应堆叠加风能、光伏、储热联合经济运行,可以同步缓解城市清洁取暖和水资源制约发展等诸多难题,助力“双碳”目标的实现。

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