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微科普 | 華龍一號,你知道嗎?

來源: 華能石島灣核電 發布日期:2022-01-13

00.jpg在國家能源主管部門及地方各級主管部門的大力支持下,2021年6月16日,國家能源局印發《關于山東省榮成市石島灣核電廠擴建項目前期工作專家座談會的會議紀要》,批準石島灣核電廠擴建項目按照“華龍一號”(包絡CAP1000)技術路線開展前期論證工作。00.jpg

讓我們一起了解一下“華龍一號”。


華龍一號是由中國廣核集團和中核集團聯合研發的具有自主知識產權的三代百萬千瓦級核電技術堆型;是充分利用了我國近30年來在核電站設計、建設、運營及研發所積累的技術和人才優勢,吸收了國內外壓水堆核電站設計、建造、運營的大量經驗,借鑒了美國AP1000、歐洲EPR等國際先進三代堆型的設計理念;依托于我國業已形成的核電裝備制造業體系和能力形成的優秀成果;是安全性與經濟性的均衡、先進性與成熟性的統一、能動與非能動的結合,可持續發展的自主三代核電技術的結晶。


一、研發歷程


華龍一號研發。為滿足我國核電“走出去”戰略和自身發展需要,2013年4月25日,國家能源局主持召開了自主創新三代核電技術合作協調會,中廣核和中核同意在前期兩集團分別研發的ACPR1000+和ACP1000的基礎上,聯合開發“華龍一號”。2014年8月22日,“華龍一號”總體技術方案通過國家能源局和國家核安全局聯合組織的專家評審。專家組一致認為,“華龍一號”成熟性、安全性和經濟性滿足三代核電技術要求,設計技術、設備制造和運行維護技術等領域的核心技術具有自主知識產權,是目前國內可以自主出口的核電機型,建議盡快啟動示范工程。為此兩集團簽署《關于自主三代百萬千瓦核電技術“華龍一號”技術融合的協議》。目前國家已同意依托中廣核防城港核電站3、4號機組和中核福清5、6號機組建設“華龍一號”國內示范項目。


是否擁有自主知識產權的核電技術是衡量一個國家整體裝備制造和工業水平的重要標志?!叭A龍一號”充分利用我國現有成熟核電裝備制造業體系,自主研制了部分核心關鍵設備和部件,首堆示范工程設備國產化率將不低于85%,有利于提高國內核電裝備制造水平,有助于全面落實國家核電發展規劃,并肩負我國核電“走出去”重任。


二、主要特點


技術特點


先進性和成熟性的統一。華龍一號以“177組燃料組件堆芯”和“三個實體隔離的安全系列”為主要技術特征,采用世界最高安全要求和最新技術標準,滿足國際原子能機構的安全要求,滿足美國、歐洲三代技術標準。充分利用我國近30年來核電站設計、建設、運營所積累的寶貴經驗、技術和人才優勢;充分借鑒了包括AP1000、EPR在內的先進核電技術;充分考慮了福島核事故后國內外的經驗反饋,全面落實了核安全監管要求;充分依托業已成熟的我國核電裝備制造業體系和能力,采用經驗證的成熟技術,實現了集成創新。


安全性和經濟性的平衡。華龍一號從頂層設計出發,采取了切實有效的提高安全性的措施,滿足中國政府對“十三五”及以后新建核電機組“從設計上實際消除大量放射性物質釋放的可能性”的2020年遠景目標,完全具備應對類似福島核事故極端工況的能力;華龍一號與當前國際訂單最多的俄羅斯核電技術產品相比有競爭力,與當前三代主流機型相比具有明顯的經濟競爭力。


能動和非能動的結合。華龍一號在能動安全的基礎上采取了有效的非能動安全措施,兼顧了能動的成熟和非能動的優勢,是當前核電市場上接受度最高的三代核電機型之一。


目前國家已同意依托中廣核防城港核電站3、4號機組和中核福清5、6號機組建設“華龍一號”國內示范項目?!叭A龍一號”充分利用我國現有成熟核電裝備制造業體系,自主研制了部分核心關鍵設備和部件,首堆示范工程設備國產化率達到85%,有利于提高國內核電裝備制造水平,有助于全面落實國家核電發展規劃,并肩負我國核電“走出去”重任,是目前國內可以自主出口的核電機型。


走出去具備的優勢


一是完全的自主知識產權。華龍一號從研發工作開始時,就立足于打造具有自主知識產權的堆型,為“走出去”做足了充分準備。譬如研發過程中使用的計算軟件,這些軟件雖然國外已有可以買來用的,但技術輸出、“走出去”時可能面臨知識產權障礙,中國廣核集團提前策劃,安排了31款軟件的自主研發,為將來“走出去”技術輸出做準備。


二是安全性和經濟性的均衡。國際核電市場競爭十分激烈,除了政治外交因素外,技術的安全性和經濟性是競爭能否勝出的關鍵,同等安全水平條件下就是比造價,核電是民用產業,核電發展的最終效益就體現在為公眾提供安全、環保、廉價的電力上。華龍一號技術安全性與國際先進水平相當,經濟性卻大幅優于國際其他堆型,這是核心優勢。


三是產業鏈的比較優勢。我國核電經過30年發展,核電規模和全產業鏈能力都有了跨越式提升,工程建設、生產運營等領域形成了比較優勢,國際市場對這些成績都很關注。同時,國內成熟的裝備制造體系和產能優勢,能夠形成“走出去”的供應鏈優勢,為華龍一號的經濟性提供了保障,降低了風險。目前,國內配套產業和資源已具備支撐每年在國際國內市場新開工建設10~12臺核電機組的綜合能力。


三、主要技術特征



自主百萬千瓦級核電技術


單臺機組電功率1150MW,通常簡稱百萬千瓦級;


單臺機組熱功率3160MW,大約是電功率的3倍;


設計機組可用率≥90%,可用率是指使用時間和設計壽命的比值,通常電廠會有大修,偶然事件影響等,可能造成機組停機,占用發電使用時間;00.jpg

壓水堆技術(高效傳熱、三環路、三道安全保障、安全經濟)


三環路指的是三套封閉的循環系統,每套包括,一臺蒸汽發生器,一臺主泵,連接管道,串聯到反應堆壓力容器也就是核電廠的心臟,形成閉環,如下圖,除此外還有一臺穩壓器連接到管道上,以控制整個閉環系統的溫度和壓力,使得電廠的心臟能夠穩定的發熱,傳熱,利用蒸汽來發電。

00.jpg壓水堆傳熱發電示意圖如下;


紅色區為產熱,傳熱區,通常核電專業人士稱為一回路,黃色區域通常稱為二回路,所謂回路即封閉式循環體。一二回路是對其能量起源和傳遞次序的簡單通俗的描述,這兩個區域的傳熱通過蒸汽發生器完成。蒸汽發生器即產生蒸汽的設備,在下圖為紅色和黃色都經過的設備。

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更安全的堆芯設計


堆芯設計可以形象的理解為反應堆供熱的心臟的設計,堆芯提供了電廠發電需要的能源,其設計主要包括了,提供能量的燃料組件(通常為低濃度的鈾235陶瓷元件組成,再通過鋯合金的包殼包裹,再通過一層層的支撐板固定,形成一組燃料組件),控制能量釋放的控制棒組件,支撐堆芯,改善流道的堆芯結構三個部分。

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更有利的廠房布置


廠房采用單堆布置,降低人因失效風險和機組間不利因素的相互影響,更好地實現實體隔離,避免安全系統共模失效,便于電廠建造、運行和維護。00.jpg


更堅固的安全殼


設計采用雙層安全殼,可抵御大型商用飛機撞擊,避免類似美國911事故導致的大樓倒塌,人員大樓傷亡災害。對于核電廠,可以確保電廠安全,避免放射性釋放;更大的自由容積,可以延緩事故進程,降低事故參數,提高設計基準事故和嚴重事故下的安全性。

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更冗余的安全系統


采用三個獨立安全系列,相互獨立,實體隔離,更好地應對事故和內外部災害。(內部災害如,廠房內儲罐破裂造成的水淹;設備老化等因素造成的火災;外部災害如:外部暴雨引起的廠址水淹,龍卷風引起的物體的撞擊破壞,外部的易燃易爆品的爆炸等)。

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更多樣的電源配置


除場外電源,廠用電,還配備3臺應急柴油發電機、2臺后備柴油發電機、1臺移動式柴油發電機和多個系列的大容量蓄電池。

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更可靠的驅動技術


采用能動與非能動技術結合,設計了二次側非能動余熱排出系統、堆芯熔融物滯留系統(IVR)等非能動措施。二次側非能動冷卻系統應對應急給水系統喪失,3列相互實體隔離,單列50%設計容量,事故后可連續提供72小時冷卻,確保反應堆進入安全停堆狀態;堆腔注水冷卻系統(IVR)可實現短期非能動堆腔注水,嚴重事故下能動方式的長期堆腔注水。00.jpg


更高的抗震等級


安全停堆地震水平達0.3g,有更強的廠址適應能力。如深圳為7度區,華龍一號0.3g設防水平約為一般工業與民用建筑抗震能力的6倍。

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更優的電廠利用水平


設計壽命為60年,反應堆堆芯采用18個月換料,電廠可利用率高達90%,提高了電廠的經濟性。而火電廠通常需要24小時不間斷供料。



更先進的建造和運營技術


采用模塊化技術,將局部構件組裝成一個整體,進行施工安裝,可大大縮短建造工期;采用破前漏(LBB)技術,可以確保電廠的管道能夠在產生破口,甚至斷裂前就能發現泄露,并進行預防,進而排除事故,提高了電廠的安全性,同時顯著降低了機組建造和運營成本。



石島灣擴建項目進展


了解完華龍一號,再給大家介紹下當前壓水堆擴建項目的相關進展。


2021年6月18日,公司成立擴建專項推進領導小組及工作組,各領域編制專項計劃推進前期工作有序開展,目前已完成可研報告、兩評報告編制,具備上報評審條件;梳理核準前所需支持性文件28項,在山東省政府、威海市政府、榮成市政府與各級主管部門的大力支持下,目前已完成15項。

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在推動擴建工程取文工作進程中,全公司上下同欲,積極克服新冠疫情影響,街道辦、管委會、市政府、主管部門、省政府、國家部委到處都有石島灣前期人的身影,無論是公司領導還是經辦人,全都躬身入局,字斟句酌地研究每一個政策背后的邏輯意義,精益求精地謀劃工作方案,殫精竭慮地協調關系推進整體進度,向2022年上半年項目獲得核準的目標全力沖刺。00.jpg

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