我国核电30年“面貌一新”路

在漫长的祖国东海岸线上，矗立着许多特别而奥秘的人工“岛”——“核岛”。

它们之中最“陈旧”者，也不过30年前史，但拔地而起的新核岛，技能上现已逾越国际水平。

其间的代际演化，耗费了许多核工业人的汗水。

我国核电起步之时，国际上发达国家的核电站制作现已开端了近30年。

1985年，我国大陆榜首座自主研制的30万千瓦级核电机组在浙江海盐开建。此刻，全国际已有376座核电站在运转，其间许多大功率百万千瓦级核电机组。

“秦山现场什么都没有，应该是在修海堤。海盐只要一个红绿灯。”曾为我国榜首批核电站操纵员的朱晓斌回忆说。

其时，操纵员要去国外训练，费用约与之等身的黄金价值适当。这是其被称为“黄金人”的由来。

1990年，我国引入法国技能在大亚湾开建百万千瓦级核电站。一个脸庞娟秀的大学毕业生也成为那里的一名新人。

30年后，他将自己画作中的图景变成了实体——我国榜首座具有自主常识产权的三代核电技能载体——“华龙一号”全球首堆(即福清核电5号机组)。此前，全球具有该技能的国家只要日本、美国、法国和俄罗斯。

这个人便是“华龙一号”总规划师邢继。

“其时，咱们穿的防护服、安全鞋，乃至咱们运用的一切办公用品满是进口的。咱们有一个十分激烈的感触——真实的中心技能你是买不来的。”

自从大学毕业后，邢继简直参与了我国近30年间一切的核电站制作。制作一座彻底由我国自主规划、制作、并办理运营的百万千瓦等级的核电站，是他从业以来的愿望。

“咱们能够把两弹一星自己研制出来，为什么就不能研制出来自己的核电站?咱们我国人也不比他人笨。”

当邢继被任命为“华龙一号”的总规划师之时，他的愿望，有了完成的或许。

从蓝图到雄图，核工业人敞开了大协作“打怪”之路。

全套自主

堆芯 地址：四川成都 核动力院

堆芯是核电站的心脏，是核燃料产生裂变、开释能量的中心部件。堆芯技能假如受制于人，自主核电就无从谈起。

而此前，我国已在运转的百万千瓦级核电机组，遍及运用的都是引入自国外的157堆芯。

上世纪90年代起，我国核动力研讨规划院就开端了堆芯自主研制规划的探究。

堆芯研制触及336个体系，25个学科，核算量超乎幻想;最难的是要研制出多种堆芯类型进行比较。

“咱们做了157堆芯的，也做了177堆芯的、193堆芯的等等。经过多个堆芯的比较证明，确认了177堆芯。”核动力院科技委主任吴琳说。

与国际传统的157堆芯比较，数字只相差20，但具有177堆芯的“华龙一号”，发电功率提高5%至10%，安全性也增强了。

核燃料

地址：四川宜宾 中核建中

堆芯已定，但核燃料技能仍需完成自主研制。

中核建中核燃料元件有限公司一间库房，被称为核电“粮仓”，所谓的“粮食”，便是一些用来填充堆芯的长方柱体——燃料元件。

核燃料被烧结成二氧化铀芯块，它们被叠装在若干细长的金属管内，做成燃料棒。依照必定规矩排放的燃料棒可组成核电站的燃料元件。而包裹这些燃料的金属材料，被称为锆合金，对核裂变反响起着极为重要的效果。它构成了燃料组件的“骨骼”和“皮肤”。

“这个包壳十分要害，它要容纳裂变产品，又要把热能传导出来，还要有耐长时刻辐照的功能。” 中核建中总工程师彭海青说。

锆合金

地址：四川成都 核动力院

锆合金的功能关乎核电站的安全性和经济性，它的研制是燃料技能中最难的环节。长时刻以来，我国只能引入国外技能，照图加工。

2010年，核动力院的研讨人员开端了自主锆合金的运用研制。

“国内其时都没有一条完好的用于锆合金出产和研制的研制线。咱们便是在实验室条件下、小作坊式的研制。”中核集团CF燃料总规划师焦拥军说。

十几年、上千次的实验，研制人员才成功研制出具有自主常识产权的N36锆合金。

蒸汽产生器

地址：河北秦皇岛 设备制作厂

核电技能是把堆芯内燃料核裂变产生的热量转化为蒸汽，运送给发电机用于发电，这一要害环节需求蒸汽产生器来完成。

“华龙一号”首堆的蒸汽产生器是一个长21米、重365吨的庞然大物。

穿管，是其装置进程中较难的环节。5835根管，简直没有一根彻底相同，无法运用机器穿，需求几个工人协同精准操作，确保管子顺畅穿过九层支撑板，一旦卡住，很或许会形成整个蒸汽产生器作废。

自主立异的规划，大到尺度，小到中心部件，乃至是每一条焊缝，都跟之前制作厂出产过的不同。

为了处理规划给制作带来的困难，“华龙一号”蒸汽产生器总规划师张富源常常要往复于成都与秦皇岛的制作厂之间。

频频而高效的交流，是造就史无前例之华龙速度的重要原因之一。在美法等核电强国，三代核电技能首台蒸汽产生器的制作一般需求38个月左右，而“华龙一号”蒸汽产生器的制作只是用了27个月。

土 建

地址：福建福清 核电基地

2015年5月，“华龙一号”全球首堆在福清正式开工制作。土建工程，同样是需求霸占的难题之一。没有老练的阅历能够学习，没有相同的堆型能够参照，一切都要在探索中前行。

“华龙首堆有三新：新规划、新设备、新厂家，项目操控有一系列全新的要素，需求咱们经过高效的办理来推进和完成。”福清核电有限公司总经理赵皓说。

2017年5月，工程进入土建阶段最要害环节——穹顶吊装。为了这一刻，制作穹顶的上千名工人现已预备了两年。

“华龙一号”的穹顶直径46.8米，厚度仅为6毫米。风速风向的改变，很简单导致吊装钢丝绳受力不均，形成穹顶变形，无法精准落入核岛顶部最窄处，只要10毫米宽的导向槽。

这次吊装被施工团队称为“刀锋对接”。

平常让人们心旷神怡的海风，在核电站制作时却成为最让人头疼的要素，给穹顶吊装带来了难以幻想的困难。

“穹顶吊装的进程，对风速要求十分高，五级风以下才干进行吊装。福清现场的实践情况，每年360多天，六级风以上的就占了200多天。我提早一个月就要测风速。把每天24小时的风速测定下来进行比照。”中核二四公司福清核电项目部副总经理王顺泽说。

终究，“华龙一号”全球首堆成功“加冕”。

多重防护

应急柴油发电机组

厂外断电后的“速效救心丸”

“华龙一号”是在一路总结全球已产生或或许产生的、不限于核电站的各类重大事端危险的进程中诞生的。

在其实践运转前，有一个重要的测验——厂外断电。

在浩大的核电站内，将有上百个体系的厂外电源一起会被人为堵截，以此测验核电站在失掉悉数厂外电源的情况下，是否还能够确保运转的安全。这是“华龙一号”调试阶段参与人数最多、危险最高的实验之一。

日本福岛核事端暴露了一个严峻缺点——单一的电源供水体系，一旦断电将会引发灾难性结果。

为了避免悲剧重演，研制团队首先为“华龙一号”配备了“速效救心丸”——应急柴油发电机组。在核电机组自发供电和外部电网供电悉数失掉后，应急柴油发电机组要能够及时发动，来确保电站的安全。

厂外断电实验，便是为了验证其是否有用、牢靠。

中核工程福清项目部调试部技能队队长刘光伟是失掉悉数厂外电源实验的统领者，他们为这项实验预备了1年多的时刻。

“前期的作业没有瑕疵地完成后，咱们才干做这个实验。”

福清核电调试工程师宋雨蒙在实验中首要担任危险管控，在他看来实验的意图并不是为了寻求一次性成功，而是结果可控的失利。

“咱们的首要意图是发现机组的躲藏缺点，并处理问题。”

尽管预备长达一年，但实验进程只要不到一分钟。实验的履行进程，动作简直触及全厂设备，任何一个设备未依照预期动作，就有或许形成极点严峻的结果。

终究，厂外断电实验顺畅完成。

非能动安全体系

极点灾祸下的自我防护形式

假定应急柴油发电机也产生毛病不能发电了，这种极小概率事情的产生，有必要在总规划师邢继的考量之中。

“‘华龙一号’安全规划上有五道防护体系。前面的防护体系失守，还能够退防第二道乃至第三道。为了应对相似福岛这样的核事端，咱们就采用了一种叫做非能动的安全体系。”

非能动安全体系，是指在外部电源和动力彻底损失后，仅依托重力、温差等供给动力，让冷却效果的水循环排出反响堆事端后产生的余热来确保安全。

即使有一天“华龙一号”遭到“翻天覆地”式的冲击，也能发动“自我防护形式”，避免福岛核事端的重演。

防人因

常识、技能、心思全掩盖

设备安全了，但再认真的人也有或许呈现失误。疲惫、心情改变、时刻压力，每个要素都或许带来误操作。

每天早晨，是“华龙一号”主控室里最繁忙的时分，这儿适当于核电站的大脑。一切电站运转的操作指令，都由操纵员从这儿宣布，他们被称为核电站的安全卫士。

福清核电运转值李栋作为这一班的值长，需求对核电站的每一个体系乃至零部件都了然于胸。要到达如此惊人的技艺，有必要阅历极点苛刻的训练与查核。

“两年多的时刻，要阅历上百场考试。训练成果合格，才干去参与操作员考试，考试还分为现场考试、书面考试、面试，到最后还有心思测评。”

镇定、镇定是多数人对操纵员的榜首印象，而操纵员更乐意用“保存”来界说自己的作业状况。

压力容器

把事端产生的放射物包起来

假定人为要素导致核事端现已产生，而这时一切供电体系都已损坏，非能动体系也失掉了效果。“华龙一号”要怎么确保事端产生的放射性物质不会走漏到外部?

邢继说：“有必要有才干把它容纳起来。”

反响堆压力容器是核电站重要的实体安全屏障之一，一旦堆芯损坏，它有必要要把放射性物质容纳在其间不能外溢 。

“华龙一号”压力容器高约11米，毛重316吨，它的加工精度履行的是全球核电配备的最高规范，需求机床一刀一刀地接连切削72个小时，才干确保密封面的全体平整度，差错不超越0.05毫米。

压力容器被水平吊运进核岛后，还将迎来一个极具应战的进程——装置。

反响堆压力容器是整座核电厂里现在仅有无法替换的要害主设备。这就要求在装置进程中，有必要确保一切接口精准对位。稍有差池，造价几亿元的设备就会作废。

“压力容器在运输进程傍边是水平状况的，到核岛里今后，要把它竖立起来放到堆芯里边去。这个翻转进程是现场施工难点。”中核二三公司福清项目部主设备装置现场履行总指挥李金洲说。

在起重专家、监控人员和各相关单位的密切配合下，压力容器完美地完成了装置使命。

“华龙一号”的压力容器作为重要的安全屏障，产生核裂变反响的堆芯被紧密地包裹在其间，即使产生核事端，放射性物质也会被牢牢地禁闭在压力容器之中。

其规划运用年限也从之前的40年延伸至60年。

双层安全壳

避免有害气体分散、抵挡极点灾祸

还有什么要素会要挟到核电站的安全?这是“华龙一号”规划师经常考虑的问题。

核电站中那个标志性的圆柱体修建叫做安全壳。是整座反响堆与外界阻隔的一道极为重要的安全屏障。

美国“911”事情的产生，使避免大型飞机碰击也成了“华龙一号”安全壳规划进程中要考虑的危险。

“咱们设置了一个双层的安全壳，内壳首要用来应对反响堆产生事端今后，放射性气体不会在事端后分散到环境傍边。而外壳，咱们要点用来抵挡外部的各种极点的自然灾祸，包含龙卷风、飓风、飞射物，乃至包含大飞机的碰击。”邢继说。

“华龙一号”表里安全壳厚度，别离到达了1.3米和1.8米。为了能够抵挡大型飞机碰击，安全壳采用了直径40毫米、现在国际上最高等级的钢筋，仅外安全壳就有4层这样的钢筋。钢筋的用量，比以往核电站增加了两倍。

“华龙一号”很大一部分制作本钱都是为了寻求极致的安全而设置，其安全性乃至超越了全球最高规范。

2020年11月27日，“ 华龙一号”全球首堆成功向电网运送出了榜首度电。

“华龙一号”核电技能现在现已在国内打开批量化出产。一起也成为代表国家中心竞争力的“国之重器”走向国际。

“华龙一号”海外首堆——巴基斯坦卡拉奇K2/K3两个机组悉数建成后，每年发电量将超越180亿千瓦时，能够支撑起巴基斯坦近三分之一的电力缺口。

除了巴基斯坦，中核集团正在与阿根廷、保加利亚、沙特、巴西、阿联酋、加纳等近60个国家商谈核电及核工业产业链协作。

“核能的开展不仅是要处理咱们的动力问题。咱们核技能运用的开展，也会为咱们的医疗、农业、工业、其它制作业带来一些技能性革命性的改变。咱们和我国核工业始终是对外、对国际敞开的。”中核集团董事长余剑锋说。

跟着人类文明的开展，作为文明推进力的动力需求将呈几何级数增加。核能作为未来极具潜力的动力，被寄予厚望。

我国作为国际核电范畴的倡导者，在为人类寻求终极动力的路上不会缺席。