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从图纸到电站 从AP1000到CAP1400

行业上下游中国仪表网2013年12月23日 14:46人气:13199

  
    浙江三门1号机组正在进行安全壳封顶 
 
  建设AP1000的使命是,通过引进这种三代核电,在浙江三门、山东海阳建设自主化依托项目,通过消化、吸收、再创新,以实现核电自主化。
  
  11月23日早上6点,浙江三门核电站1号机组核岛厂房穹顶吊装启动。为避开海风影响,吊装较原计划提前,天还没亮,工作人员便在工地忙碌。
  
  国家核电技术公司(以下简称“国家核电”)董事长王炳华亲临现场,这不是他第一次督战。自2009年项目开工以来,他几乎每月都来。
  
  约一个半小时,直径达41米、起吊总重达922吨的穹顶顺利吊装,这意味着世界首台AP1000机组核岛土建基本完工,建设进入收官阶段。
  
  图纸到电站的首次尝试
  
  ——AP1000三代核电独有的非能动理念,让核电更安全也更经济
  
  AP1000是我国从美国西屋公司引进的先进三代核电技术。2006年,为统一核电技术路线、促进核电事业发展,我国做出了引进AP1000的决策。
  
  核电专家介绍,我国核电建设从上世纪70年代初启动,技术路线、技术标准目前还不完全统一,对自主化、国产化的进展产生了一定影响。
  
  提高自主化能力一直是我国核电发展的目标,而全球核电从二代向三代转型,为我国高起点发展提供了机遇。
  
  AP1000技术引进是我国能源领域最大、最完整的一次技术引进,也是中美两国最大的能源科技合作项目。它的引进一开始就承担着消化、吸收、自主创新三代核电的使命。最终选定在浙江三门和山东海阳各建2台AP1000机组,作为自主化依托项目。
  
  2007年5月22日,国家核电成立,被定位为“实现第三代核电技术引进、工程建设和自主化发展的主要载体和研发平台”。
  
  王炳华介绍说,引进AP1000,很重要的一个原因是其“非能动”的先进设计理念,简化了安全系统,提高了可靠性。
  
  “AP1000依靠的是重力、温差和膨胀等自然力来驱动的安全系统,紧急情况下,不需要使用交流电源,仅仅依靠自然手段就可以带走热量,安全性能大大提高。即便发生事故,72小时内也无须人为干预。”他说。
  
  为提高安全性,AP1000还设计了全面、完善的预防和缓解严重事故的措施,其中最具特色的是实现了将堆芯熔融物保持在压力容器内,使大规模放射性释放到环境的可能性进一步降低。
  
  王炳华介绍,AP1000的反应堆安装在由混凝土围墙和绝热层组成的堆腔内。即使发生反应堆堆芯熔化的严重事故,造成反应堆压力容器壁急剧升温,设置在安全壳内的换料水箱靠重力能自动地向堆腔注水,水经压力容器外壁和绝热层之间的流道向上流动,冷却压力容器外壁,通过自然循环将热量带走,使压力容器不被熔穿,从而使堆芯熔融物保持在压力容器内。
  
  此外,AP1000系统更为简化,仅核级安全阀门就比其他三代压水堆核电减少了6000多个,设备造价的下降空间大,经济性更好。
  
  也有专家指出,AP1000理念固然先进并大量采用成熟技术,但毕竟没有项目运行经验。
  
  在建的三门核电站是AP1000从图纸变成现实的首次尝试,对国家核电及其AP1000的支持者而言,建好三门首堆的意义,不仅要证明AP1000先进,而且可行、可靠。
  
  CAP1400:自主品牌的探索
  
  ——如果我国将单机功率升至135万千瓦以上,将完全拥有自主知识产权
  
  2011年发生日本福岛核电危机后,对核安全的担忧,客观上促进了全球提高核电安全标准,也加速了世界核电产业从第二代向第三代的升级换代。
  
  按照国家战略部署,国家核电公司制定了三代核电自主化“三步走”战略:第一步将以“外方为主,我方全面参与”,建好AP1000依托项目,其后将转为“我方为主,外方支持”,形成国产化AP1000的标准设计,第三步则“全面自主创新,完成CAP1400研发和CAP1700预研”。
  
  2006年1月,“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”成为当年国务院批准发布的16个重大科技专项之一,它的主要目标是在引进消化AP1000三代核电技术基础上,开发具有自主知识产权、功率更大的非能动大型先进压水堆核电型号,并建成示范工程。
  
  CAP1400可以看成是AP1000的升级版,是我国自主品牌的探索。
  
  国家核电下属上海核工程设计研究院(以下简称“上海核工院”)承担CAP1400的设计、研发工作。按照2007年与美方达成的协议,如果中方能将单机功率升至135万千瓦以上,中国将完全拥有其自主知识产权。
  
  据介绍,CAP1400示范电站位于山东威海市荣成石岛湾,首台核电机组计划在2014年开工建设。首台CAP1400能否符合预期设计,并从图纸变成现实,是我国核电产业面临的新挑战。
  
  CAP1400项目总设计师、上海核工院院长郑明光表示,CAP1400核电站研发设计已经取得重要进展,在保留了非能动设计理念同时,更为简化,安全性和经济性有了进一步的提升。
  
  “我们在设计中还增强了核电站抗击地震、外部水淹等极端自然灾害的设防。”郑明光说,三代核电电站的构筑物、设备和系统可以承受类似福岛地震及引起的海啸的冲击,可以实现并维持安全停堆,安全壳可以保持完整性。
  
  据介绍,CAP1400概念设计和初步设计任务已经完成,初步设计方案已经通过了国家能源局组织的专家评审程序。
  
  “CAP1400作为国家重大科技专项,不仅是公司的品牌,更是国家的品牌。”王炳华强调。
  
  设备制造水平不可忽视
  
  ——CAP1400重大专项示范工程核岛设备国产化率预计将达到80%以上
  
  按原计划,三门1号本将于2014年底并网发电,但因AP1000机组属于世界首堆,相关尖端设备制造要求高、挑战大,加上施工设计滞后、福岛事故后的安全检查等因素,工期有所延误。
  
  虽然全球范围内首台新型号核电机组工期延误普遍存在,但不可忽视设备制造水平对核电自主化的影响。
  
  为避免走上一些行业“引进、吸收又落后”的老路,我国一开始就全程介入AP1000依托工程的装备、关键部件的研发生产,从图纸到设备成品,都有明确的国产化时间表。
  
  王炳华说,三门和海阳在建的4台核电机组设备国产化率平均为55%,第四台机组国产化率预计将达到72%。他表示,通过AP1000设备设计和制造技术的引进、消化、吸收,一大批核心核电设备研制企业已全面掌握了AP1000核岛主要设备的制造技术,材料及设备的制造装备能力进一步提升。
  
  “预计CAP1400重大专项示范工程核岛国产化率将达到80%以上。”郑明光说。
  
  为支撑AP1000核电自主化建设,国家核电从依托项目,就开始了国产化的标准设计。“标准化设计是我国核电发展的必由之路。”郑明光说,设定了标准,可以充分发挥模块化的优势,减少不必要的重复劳动,让有限的设计力量用于优化和改进设计。
  
  他表示,国产化AP1000标准设计已经完成,在设计上能有效支撑我国后续AP1000核电自主化、标准化、批量化建设的需要。
  
  标准化设计更大意义在于,推动我国三代核电技术标准体系的建设,统一技术路线,与国际接轨,提升我国在标准领域的话语权。
  
  从工程角度看,标准化设计也是节约工期,降低成本,提高核电经济性的选择。国核工程公司副总经理王明弹表示,标准化后才能规模化,为后期工作推进打下基础。
  
  王炳华表示,技术上先进,设备上一开始就推进自主化研制,整个三代核电产业链都起来了,未来CAP1400在国际市场上定会非常有竞争力。
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