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打造“天生”安全的核電站 央企在核電領域不斷突破創新

來源: 新華財經客戶端 發布日期:2024-04-29

新華財經北京4月28日電(記者沈寅飛)華能石島灣核電基地是華能三大核電基地之一,規劃總裝機容量超過800萬千瓦?;卦谶\1臺20萬千瓦高溫氣冷堆示范工程,同時擴建4臺百萬千瓦“華龍一號”商用壓水堆機組。華能石島灣高溫氣冷堆示范工程于2023年12月6日投入商運,設備國產化率達到93.4%。今年3月27日,示范工程核能供暖項目正式并網運行。


這是新華財經記者近日在參與由國務院國資委新聞中心和中國華能共同組織的“走進新國企——向新而行 智造未來”融媒體采訪團走進華能石島灣核電基地的調研活動中,從華能石島灣核電公司獲悉的內容。


目前,華能石島灣核電基地擴建一期工程也已經正式核準。從“談核色變”到“天生安全”,再到與當地和諧發展,華能石島灣核電基地正向新而行,全力助推我國核電安全發展、提升我國核電科技創新能力。


“天生”安全的核電站


據介紹,華能石島灣高溫氣冷堆示范工程的“高溫”,指的是堆內核燃料和其他材料均采用耐高溫材料,這些條件使得高溫氣冷堆的工作溫度和冷卻劑的堆芯出口溫度可以達到其它堆型難以企及的高度——900至1000攝氏度。所謂“氣冷”則是區別于“水冷”,通過氣體進行堆芯冷卻和熱傳導。


如此高溫,再加上一些“談核色變”的顧慮,“安全”無疑是大家最為關注的話題。


“不怕沒有電、不怕沒有水、不怕沒有氣、不怕沒有人。在最極端的情況下,即使反應堆突發故障或遭遇自然災害,一切操作系統都失靈的情況下,不依靠任何外界干預,反應堆仍然可以依靠自身的物理特性,保持在安全狀態?!比A能石島灣核電公司運行部運行值長仝禮允拿著一個直徑6厘米的黑色圓球進行揭秘,這個拳頭般大小的黑色圓球看起來并不起眼,卻“內涵豐富”。它最外面一層是厚約5毫米的石墨,里面包裹著約1.2萬顆小米粒一樣的燃料包覆顆粒,每顆“小米?!敝睆讲蛔?毫米。小米粒最內層是核燃料,外面由四層耐高溫的陶瓷“盔甲”層層包裹著,這套盔甲最高可承受1620攝氏度的高溫。反應堆任何事故下,堆芯內部最高的溫度低于1620攝氏度。因此能保證包覆燃料顆粒的完整性不受影響,可有效防止放射性物質外泄。


事實上,要實現核能安全,必須確保三大要素:一是核裂變反應的有效控制,二是及時導出停堆以后堆芯的余熱,三是牢牢地把放射性物質包容起來。如果反應堆不靠外部動力、冷卻劑等,就能確保核反應不失控、反應堆不熔毀、放射性不泄漏,那就是“天生安全”的。上述耐高溫的球形燃料元件僅僅是解決“天生安全”三道防線的第一道防線。


華能石島灣高溫氣冷堆示范工程的第二道防線是反應堆具有自穩特性。高溫氣冷堆在物理設計上具有負反應性溫度系數。當溫度升高達到設定閾值時,反應堆會進行負反饋,反應堆功率自己就會降下來。借助這一特性實現自然停堆,使核裂變反應得到有效控制。


高溫氣冷堆示范工程的第三道防線則是非能動的余熱排出系統。該反應堆在停堆后,堆芯還會存在余熱,需要把這些熱量導出才能確保反應堆的安全。高溫氣冷堆設置了一套非能動的余熱排出系統。不需要任何的外界動力,不需要水泵和風機,堆芯余熱能夠借助熱傳導、自然對流換熱和熱輻射等自然機制的非能動方式,將熱量釋放到大氣中,避免堆芯過熱發生熔毀。層層防線之下,華能石島灣高溫氣冷堆核電站在全世界首次于商業規模核電站上實現“固有安全”。


仝禮允說,除了“天生安全”這個優勢,高溫氣冷堆還有一個優勢就在名字里——高溫。居民供暖北方地區對集中清潔供暖需求較大,高溫氣冷堆作為零碳清潔能源,居民供暖具有廣闊應用前景。目前,高溫氣冷堆示范工程在剛剛結束的這個供暖季,已實現向所在地供熱。示范工程對寧津街道區域供熱項目,與燃煤鍋爐集中供熱相比,預計每年可節約標煤約3700噸,可減排的煙塵、二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等,預計將超6700噸。


值得注意的是,作為“產學研用”深度融合的工程項目,該示范工程設備國產化率達到93.4%,僅首臺套設備就有2200多臺(套),創新型設備有600余臺(套)。依托這一工程,我國系統掌握了高溫氣冷堆設計、制造、建設、調試、運維技術,培養了一批具備高溫氣冷堆建設和運維管理經驗的專業人才隊伍,形成一套可復制、可推廣的標準化管理體系,并建立起以專利、技術標準、軟件著作權為核心的自主知識產權體系。


核電站與當地共同發展


事實上,從2007年國家科技重大專項—200MW高溫氣冷堆示范工程作為威海地區建設的第一座核電站落地開始,讓當地老百姓接納核電、支持核電,也成為項目外的一個“重要工程”。


據了解,在石島灣周圍的海域,有著大大小小的海帶養殖場。海產品養殖業是榮成當地經濟的支柱之一,要在海邊建設核電站的消息在當地引起了不小的反響。海帶是一種冷水性海藻,在成長過程中對溫度十分敏感,如果海水溫度超過20℃,海帶不僅不長還會糜爛。對于靠海帶謀生的養殖戶而言,核電站會不會讓海水升溫?會不會有放射性物質排放?他們的海帶還能不能在這里養殖?讓當地老百姓產生了很多的疑慮和擔憂。甚至在一定程度上對當地的旅游房地產業產生了影響。


“恐懼與偏見,是橫亙在核電與公眾之間的一道鴻溝,要想填平這道鴻溝,解決核電建設的關鍵難題,就得讓大家了解核電究竟是什么樣子?!比A能石島灣核電公司培訓中心理論教員李晶說,為此,我們用數據說話、用科學溝通。讓科普志愿者走進校園,開展了一系列科普校園行活動,邀請社會公眾來到核電現場,讓當地群眾在零距離的交流中感受第四代核電技術的本質安全、核電企業嚴慎細實的工作作風,以及華能核電人守護核安全、捍衛核安全的決心。此外,為了讓海帶養殖戶放下擔憂,志愿者們細心講解高溫氣冷堆溫排水情況,讓大伙知道高溫氣冷堆絕不會對海洋生態紅線區產生不利影響。


時至今日,伴隨著高溫氣冷堆如火如荼地建設,榮成這座海邊小城也火了起來。導游們也不無自豪地介紹說,中國最牛的核電就在我們榮成。


2023年,石島灣核電基地擴建一期工程正式核準。此時,周圍民眾對新項目建設的態度與十幾年前已經截然不同。他們說,自從高溫氣冷堆建設以來,這里的道路越來越寬、游客越來越多、環境越來越整潔、生意越來越紅火、就業越來越容易了。新項目一定會讓鄉親們更加富裕。


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