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, k; h, s2 S. Y& g! g微信公众号:地球知识局
" e2 }5 s [( q9 oNO.2431- 中国三代核电
2 }8 Q1 O) a" F6 G6 m7 |作者:杔格6 @. z" L. ?% [! R) _& m' j' [2 A
校稿:辜汉膺 / 编辑:汑洛
: q3 j i: ?+ R+ a【致谢】本文内容得到了 " 中国核工业集团有限公司 "、" 国资小新 " 以及 " 中核集团宣传文化中心 " 的大力支持,特此感谢。3 P( U2 U# o6 Z& m9 ?# S5 Y4 D O
近期,有一部热播硬核电视剧引发全网关注。与其他硬核电视剧不同的是,这部电视剧真的硬 " 核 ",含 " 核 " 量高达 100%。这就是《许你万家灯火》——首部全景反映我国核电工业发展历程的电视剧。
1 W. u+ Z( W8 C1 L2 P2 w《许你万家灯火》极具年代感,这是因为取景地之一是中国核动力的发源地——九〇九基地。
0 B+ w; S3 I X8 E% l q- c中国第一代核潜艇研发实验基地( d% C, ~; l$ d! N4 C/ T% J
也是中国核动力研究设计院的前身9 E0 J' k2 Q7 V- q/ M- Q# q6 g
(四川乐山,图:中核集团 - 核动力院)▼
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% m& o# M" k1 J# J9 }, [( ?剧组在基地里面内置景,1:1 复刻了主要场景十余个,包括第一座陆上模式堆主控室、核电大院、核电办公楼、核电家属楼、零号点、医院、图书馆、大礼堂等,高度还原了老一辈核工业人的研发和生活环境。 t( w$ P5 Z* c) Z9 Y% t. z8 I; L
而《许你万家灯火》的创作题材,便是中国完全自主知识产权的三代核电技术—— " 华龙一号 "。
) P [( m- l; k5 a从核潜艇研发起步的中国核工业+ }1 D6 t- X$ J0 D a
如何实现拥有世界一流核电站的梦想?% o& ^2 f3 `) W' O& a
(横屏,图:中核集团 - 福清核电)▼
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0 V8 _& |; } x" Q' ~; K q今年,3 月 25 日正是 " 华龙一号 " 示范工程已经全面建成投运整整一周年的日子。$ ?3 F3 S1 Q* O# W
这个示范工程便位于福建福清核电站▼
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温馨提示:我局有个能源讨论群,能源相关的研究者和爱好者们别错过文末的加群方式哦!
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上世纪 90 年代,中国二代核电技术逐渐定型并取得了骄人战绩。在此基础上,中国核工业人萌发了自主研发百万千瓦级核电技术的念头。
3 r( X* S4 l( c- u秦山二期核电站0 u( R& u# t6 m( e; y' K+ n
(图:中核集团 - 中核工程)▼1 p$ C6 G1 G% T+ l5 J% t. C6 r
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1996 年,一个静谧的午后,在核动力院老基地一栋办公楼里,一阵阵激烈的争论声充斥着整个楼道。
6 x* i5 S& ]; R" M1 j" j9 E3 q原来,十几个技术人员正聚集在一间办公室里,讨论着中国自主百万千瓦级核电站方案的主参数。) i9 c3 `; Q0 A, a5 _" D
或许那时,他们谁也没有预料到& `0 I. v; [! ~) b
这就是" 华龙一号 " 孕育的起点) T7 f. b+ b4 D% P2 h0 M
(横屏,图:中核集团 - 核动力院)▼ ^9 b$ r$ {1 U9 B6 J: B" I
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从那一年开始,核动力院在 CNP600"121 堆芯 " 和 M310 二代 + 核电技术 "157 堆芯 " 的基础上,自主创新地提出 "177 堆芯 " 的概念,功率确定为 100 万千瓦,机型确定为 CNP1000,随后开展了论证、设计,完成了一系列关键性验证性试验。' F, @% ?5 x+ i8 \/ c; [0 m
2005 年 10 月,原国家环保总局核安全中心对《CNP1000 核电厂初步安全分析报告》进行了预审评。审评认为:CNP1000 设计比国内同类核电技术在安全方面的设计更加全面和周到,将 CNP1000 核电技术定位于 " 二代改进型 " 核电技术是准确和符合实际的,经局部设计改进后具备上工程的条件。
2 M& H& t2 r* {* I/ D$ PCNP1000 核电站概念图
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* @; i5 D" E: |3 D直至 2007 年 4 月,中核集团将 CNP1000 更名为CP1000,在前期研发工作的基础上,开展了一系列工作。) l; L: S: e- l6 g' P4 P/ H
2010 年 4 月,CP1000 通过中国核能行业协会组织的国内专家审查,获得业界认可,完全具备上工程的所有条件。2011 年,国家核安全局已经受理以福清核电 5、6 号为项目背景 CP1000 安全审评工作,第一次初步安全分析报告对话会在同年 2 月 28 日、3 月 1 日两天召开。此时,福清现场负挖已经启动,预计当年年底实现福清 5 号机组浇灌第一罐混凝土。
( h7 X0 F$ i! y& t5 T7 ]- b: V$ v2011 年,福清现场负挖' E! V1 z' a; J0 m# X9 A
如果没有另一个意外1 z' Q, ?( D1 q. p, l* A8 A
我们见到的不一定是今天的 " 华龙一号 " 了
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一切都在按部就班进行,我国自主百万千瓦级核电即将落地成为现实。2011 年 3 月 11 日,东日本发生的里氏 9.0 级巨大地震引发的海啸,彻底改变了这一切。当时世界上最大的在役核电站——福岛核电站,发生事故。3 p1 s) F% r0 q
当年的事故,其影响持续至今
- c9 I! K( p/ D(图:Google Maps)▼
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在此背景下,国家提出今后国内新建核电站必须以世界最高安全标准来审查,并满足三代核电技术要求。
) i/ @& {( _; V' ]中核集团中国核电工程有限公司作为 " 华龙一号 "研发设计牵头单位,携手核动力院等 17 家科研院所、高校,58 家国有企业,140 余家民营企业,带动上下游产业链 5300 多家企业,全力冲击我国自主三代核电技术。
3 c+ \% D" Y! Z/ g5 B; C' c( Y2012 年 3 月的核安全峰会上,中国宣布 "在确保安全的基础上高效发展核电" 的核电发展战略。
: {- L) z# {& Z& f攻关- J. ]) q, }5 q s
为应对世界核电发展数十年未有之大变局,中核集团启动核电技术重点科技专项攻关,在 CP1000 工程设计的基础上,消化吸收引进三代核电技术,充分考虑日本福岛核事故后的经验反馈,依据国家最新核安全法规要求,研发具有我国自主知识产权的三代核电技术——ACP1000。+ \9 j. d' P- e. Q: S
ACP1000 肩负着带动核电相关领域关键技术提升、实现工程化应用、真正树立我国自主核电品牌、实现核电 " 走出去 " 目标的使命,被视为中国占领核电技术制高点的重要标志性工程。
: K" P+ w9 Y+ _! Q2013 年 4 月,在国家能源局和国家核安全局的指导下,为步调一致开拓国际核电市场,包括中核集团 ACP1000 在内的国内百万千瓦级相关技术进行融合,形成我国自主知识产权、自主品牌的三代核电技术 HPR1000 ——" 华龙一号 "。
0 @0 T# ^* }! |4 t经历了诸多 " 从无到有 " 的突破
) W# q$ }! Y5 O9 h1 }* |& I! x4 l! c" 华龙一号 " 横空出世的这一刻
, J( x0 H9 G3 P" u, E9 I' o# j其实是过去 30 余年积累的集大成
& y+ X b2 V$ {(图:中核集团)▼
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0 ^' N n' ?+ t2 Q- k& x# J! ^1 Y2014 年 8 月 22 日,国家能源局和国家核安全局联合专家评审通过了 " 华龙一号 " 总体技术方案。而这只是走出了 " 华龙一号 " 的 " 万里长征第一步 ",想要工程实现落地,还要历经项目施工各节点的诸多磨炼。: `4 U, p: r4 R" l# B
2015 年 5 月 7 日,是一个特别的日子,中国自主三代核电技术 " 华龙一号 " 首堆示范工程——中核集团福清核电站 5 号机组正式开工建设。当年 12 月,6 号机组也正式开工建设。
9 s7 X. A& [/ V( G7 ]+ t福清核电 5 号机组核岛浇筑第一罐混凝土& l3 y M# Z8 C8 j; H% U" [5 ]( Q% g
历史性时刻(图:中核集团 - 福清核电)▼) A: t! \3 M, G6 v$ h
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7 b- A: s- U0 a6 {+ h; `- r& [5 X/ t2017 年 5 月 26 日," 华龙一号 " 全球首堆示范工程福清核电 5 号机组提前 15 天实现穹顶吊装,打破全球首堆必拖的 " 魔咒 "。2018 年 3 月 21 日,6 号机组提前 10 天实现穹顶吊装,两台机组均已全面进入设备安装阶段。
( |9 k2 o7 S% ^4 j4 A6 号机组反应堆厂房穹顶吊装
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) b0 b8 I* d7 D% h9 {5 G2017 年 11 月 6 日," 华龙一号 " 核电项目首台发电机通过了 " 型式试验 ",全部指标达到和优于设计要求,标志着我国 " 华龙一号 " 首台发电机自主研制成功。
" M5 y* J7 y( b2 ?3 \2018 年 1 月 28 日," 华龙一号 " 全球首堆、中核集团福清核电 5 号机组反应堆压力容器顺利吊装入堆。4 q) O. h) R. M; L6 H& L, g
5RX 压力容器开始吊装
) I3 j0 L/ j+ i$ r(图:中核集团 - 中核工程)▼6 [2 M& o' O+ M3 v$ D$ a& K
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: W! K3 N; Y, N1 ~( f创新3 @0 \& o0 {) N) U0 s# r
在多方面共同协作推进下," 华龙一号 " 迎来一个具有节点性的时间。2020 年 11 月 27 日 0 时 41 分," 华龙一号 " 全球首堆——中核集团福清核电 5 号机组首次并网成功。
- c' B+ ~. w5 D2 d& Y! U; f这标志着中国打破了国外核电技术垄断,正式进入核电技术先进国家行列。那么," 华龙一号 " 具体有多先进呢?
8 j( q% g( N) O堆内构件
7 P5 G- r; l8 Q9 E! G(图:中核集团 - 中核工程)▼
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不同于其他核电," 华龙一号 " 独创性地采用 177 堆芯设计,既提高了堆芯额定功率和发电功率,又降低了燃料的线功率密度,提高了安全性。, h# }1 H$ C/ x9 ~
科幻感十足的 177 堆芯" Y4 x9 u; k$ g9 W4 G
5 号机组首炉装料
# N% W0 J+ G* ]# n, B8 h; h8 B(左滑查看更多,图:中核集团 - 中核工程 & 福清核电)▼
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& C* \& @0 \3 ]8 z2 R7 j) i" 华龙一号 " 独创性地采用能动加非能动安全设计理念,在保证堆芯冷却、保证压力容器完整性和安全壳完整性上,均提供了多样化的安全手段,强化了核电厂的纵深防御,显著提升了核电厂安全性。
9 q- }6 q8 S3 R% v+ K+ M" 华龙一号 " 主泵
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' b4 G/ q9 b' {9 B2 _) P5 Q核岛设计全面提升抗震能力,采用单堆布置设计,有利于减少机组间相互影响,提高核电选址灵活性。
8 F! Y( Y7 V# N4 v1 ^单堆布置
: w, u! D C+ E( N+ @" }: b(横屏,图:中核集团 - 中核工程)▼
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- S( ?- @5 @6 [! ? Z1 w核岛关键厂房外墙采用抗大飞机撞击设计,在假想的大飞机撞击事故发生时,可以确保反应堆的安全性。! R) L0 s r" r8 E6 \
蒸汽发生器
" n) F" W. N6 q! Z: M( t) {(图:中核集团 - 核动力院)▼
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$ w U% u5 J" F, X7 o- d7 A反应堆厂房采用双层安全壳设计,为放射性物质的包容提供了额外的屏障,强化了反应堆对于外部灾害的抵御能力。
! b0 l9 s4 k0 u: ? k, D反应堆压力容器
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3 w! o! J5 p" `( G: W" B8 y; wCF3 燃料组件技术的成功研发,真正实现了核反应堆的中国芯。它完全满足18 个月甚至更长换料周期的高燃耗要求,满足0.3g 抗震要求,也可以兼容国内二代改进型核电机组的堆芯结构。
. r+ l) x: ~9 P3 S5 P' r( e" B燃料包壳采用具有自主知识产权的N36 先进锆合金1 a1 M( |- F: z) w
具有优良的热工水力性能和机械性能+ {0 A- {) @" M3 Y+ U4 Q7 l
(图:中核集团 - 中核建中)▼+ h ?+ p9 O) m% }% Q x
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. J4 Z; B2 I3 X/ O0 M6 |9 E多点突破、水到渠成,量变形成质变,在诸多单点先进创新技术的加持下,中国核工业人通过 " 华龙一号 " 的研发设计和建设过程,实现了一个重大战略目标——建立了一套完整的、涵盖核电厂全周期的 " 华龙一号 " 型号标准体系,并优化完善了 " 通用为主、专用为辅 " 的现行压水堆核电标准体系。3 P( t- M: u5 T3 |
构建完整自主的核电标准体系,颇为不易0 o" c& k7 n+ M
同时也成功研发了完全自主的核电站控制系统——$ ]5 z* q, P+ p/ f
龙鳞系统(横屏,图:中核集团 - 核动力院)▼
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) m' U9 w+ P6 `2021 年 1 月 30 日," 华龙一号 " 全球首堆——中核集团福清核电 5 号机组投入商业运行。' z/ l" [% I3 r7 ~3 H
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2021 年 5 月 20 日(当地时间)," 华龙一号 " 海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇核电 2 号机组正式进入商业运行。
. v1 O+ O- o1 ~6 ~: [3 v" 华龙一号 " 出海成功!
8 q1 s/ O0 \, U/ B" C5 H' [- ?" D(横屏,图:中核集团 - 中国中原)▼+ b3 I+ f0 d+ u' x. w
* [9 }4 v' p' b# ]) _* Y0 G/ d4 w/ J; g( i" K
! y+ h3 p! U( Y# {2 ~; u2022 年 3 月 25 日," 华龙一号 " 示范工程第 2 台机组——中核集团福清核电 6 号机组正式具备商运条件,这意味着自开工不到七年,至此 " 华龙一号 " 示范工程全面建成投运。
$ Y$ G: i: ?( J1 @! e3 p/ l; U已经整整一年了
( P, x. T( R+ {. q5 s% I6 ?6 e(横屏,图:中核集团 - 福清核电)▼
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" 华龙一号 " 示范工程全面建成后,两台机组年发电量近 200 亿度,相当于每年减少标准煤消耗 624 万吨、减少二氧化碳排放 1632 万吨,相当于植树造林 1.4 亿棵,对优化我国能源结构、推动绿色低碳发展、助力实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。
: l3 x8 m$ |% G福建福清核电 1-6 号机组 " 全家福 "2 k$ J0 j0 ]7 h* t' T) ^& @) B
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V4 a) E. O+ O* L# Y( m核电产业链,有一套完整体系,这就是 "原料及设备供应→核电站建设及运营→发电及后处理"," 华龙一号 " 的历程明显占了前五处。, N8 G7 z9 f# L: q) H% B# D0 z
使用 " 华龙一号 " 技术的. Y# p: H# Y+ {! T% y
福清核电 5、6 号机组
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与此同时,中国也有着一项不亚于 " 华龙一号 " 的工程正在建设中,这就是中国北山地下实验室。
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2 Q( u1 X8 c' @: ?3 p1 s* \8 w" a中国北山地下实验室建成后,将成为世界上规模最大、功能最全、参与范围最广的地下实验室。/ P0 P: B1 J+ \& N; {6 m8 c
(左滑查看更多,图:中核集团 - 核地研院)▼
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这项位于中国西北地区的重大工程,在荒原之中也书写着自己的传奇。6 z3 j7 X/ O, ]) r% R: o( J
这里有着" 北山一号 "TBM——$ A7 P9 f! r8 l& i E* v% E8 o
全球首台大坡度螺旋隧道硬岩掘进机
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封面:中核集团 - 中核工程
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