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中核先进核能研发能力 消解核电“锁喉之痛”

归档日期:06-24       文本归类:放射性勘探      文章编辑:爱尚语录

  核工业是高科技战略产业,是国家安全重要基石。我国已建立起包括铀矿地质勘探、铀矿采冶、铀纯化、铀浓缩、元件制造、核电、乏燃料后处理、放射性废物处理处置等环节的完整核工业体系,核工业已经成为军民结合产业的标杆。作为我国核工业自主创新、集成创新和机制创新成果并拥有完整自主知识产权的三代核电技术华龙一号也已成为中国在“一带一路”建设中核电走出去的一张亮丽的国家名片。

  核工业是高科技战略产业,是国家安全重要基石。技术创新是核工业的核心竞争力。核电工程配套软件以及先进核动力系统研发技术软件的开发是中核集团战略发展方向,同时也是科技创新核心能力提升的要求。中国核电工程有限公司一直参与中核集团设计与分析软件研发工作,在规范标准的质量保证体系下,采用标准的软件工程化发流程,同时引入第三方测试和验证,参与完成了核反应堆设计计算软件平台、堆芯设计分析软件、源项与屏蔽设计分析软件、热工水力与安全分析软件、设备与系统设计分析软件等一批自主化软件产品,并已应用于华龙一号的国内外工程建设。下一步,中核集团将继续结合科研工程需求,进一步开展软件技术研发,实现“至2020年拟研发出具有完全自主知识产权、技术上达到国际先进水平、功能配套、主要应用于核电工程设计并兼顾核动力工程设计的软件产品,形成完善的核电核动力工程设计软件技术研发体系,提高我国核电技术自主研发能力和竞争力”的目标。

  以华龙一号为例,围绕核电研发反应堆堆芯、燃料自主化、装备制造自主化三大块,华龙一号研发设计方中国核电工程有限公司进行了大量工作,并得到了国内和国际行业的认可。在计算分析软件、反应堆堆芯设计、燃料技术、能动和非能动安全技术等方面全面实现了重大突破,真正掌握了核心技术和未来竞争和发展的主动权。

  177堆芯、双层安全壳、能动与非能动安全系统、抗震能力、抗大飞机撞击能力,这些关键词共同构成了华龙一号这一中国自主核电堆型“画像”。其中能动与非能动相结合是华龙一号设计团队基于福岛核事故的经验反馈提出的革新性创新思路。

  非能动安全壳热量导出系统(PCS)是能动和非能动技术的重要组成部分,PCS试验成果也是华龙一号全球首堆装料的必要条件。

  中国核电工程有限公司PCS系统研发设计团队首次开发非能动系统,针对非能动系统重点关注的自然循环的建立及运行特性开展了反复迭代及论证分析,并搭建了PCS系统性能验证试验装置,最终在我国首次完成了非能动安全壳热量导出系统的研发。华龙一号示范工程开工,研究工作却并未结束,由于尚未在工程上实际应用,因此开展PCS系统综合性能研究以进一步验证其功能的有效性和可信性,被确定为开工许可证条件。

  历经8年,随着大型安全壳综合试验装置的建成,2018年10月底,研发团队完成全部11组工况试验并向核安全当局提交试验报告,为华龙一号全球首堆福清5、6号机组顺利装料奠定了基础。

  PCS设计团队的专利“一种非能动安全壳热量导出系统”及“一种核电站能动与非能动结合的堆芯剩余热量排出系统”连续两年荣获国家知识产权局评选的专利领域奥斯卡奖——“中国专利奖”,成为中国核电工程有限公司科技创新领域的领军力量。

  非能动安全壳热量导出系统性能验证试验装置和大型安全壳综合试验台架的建成及成功的研发经验,为中国核电工程有限公司研发中心“科技创新平台、科技成果转化和产业化创新平台、军民双向融合平台”规划的实现奠定技术基础。

  中国核工业人坚守国产化路线,力求核电技术能够真正独立自主、不受国外制约。核电设备的制造能力是国内制造业水平的试金石,中核集团全力支持核电设备国产化。其中,所有设备国产化进程中,最艰难的就是华龙一号主泵国产化。

  主泵是核电站一回路反应堆冷却剂系统中唯一高速旋转的核一级设备,作为反应堆中循环系统的动力源被业界比喻为核电站“心脏”,结构精密、系统复杂、制造难度极大,2008年之前国内已建成核电站的主泵均是从国外进口,像这种关键设备不掌握在自己手里,对电站的建设就可能造成制约性的影响。

  主泵的国产化是个漫长且艰辛的过程。2007年,中核集团中国核电工程有限公司(以下简称“中核工程公司”)开始承担核电厂总承包工作,当时国内接触过主泵的人就非常少,真正了解主泵的人更是凤毛麟角,国内没有一家单位能够独立设计、制造主泵,更不用说百万千瓦级主泵。

  2008年,该公司依托福清、方家山项目启动主泵国产化,以治愈前期电站进口主泵的依赖症。中核工程公司建立从基层项目管理人员到公司领导甚至中核集团领导的协调机制,成立了主泵国产化的专项组,积极协调国外厂家与国内主泵合作方开展技术转让交流,安排项目人员驻厂推动主泵国产化进展,帮助厂家建立了一整套主泵项目管理、质保体系,并在资金上全力支持主泵国产化。

  全流量试验是验证主泵性能的关键,包含15大项30余小项性能考核试验,涉及常规运行以及断水、断电等破坏性工况试验。主泵制造厂家哈电动装公司投资2亿人民币启动国内首个全流量试验台建设,中核工程公司全程派驻主泵专家参与协助,试验台架于2012年建成并投入使用。哈电动装成为国内首个具备开展主泵全流量试验能力的厂家,为后续项目主泵全面国产化扫清了道路。

  华龙一号主泵高10米,重130吨,可在5分钟内灌满一个奥运会标准泳池,单台主泵6000多个部件,制造周期4年,技术与质量文件1000余份。在三代核电华龙一号技术要求大幅提升的情况下,中核工程公司作为华龙一号研发设计及工程总承包单位,将主泵项目继续作为国产化的“试金石”,与主泵设备制造商哈电动装协同合作,将主泵寿命提升至60年,自主完成全流量试验台设计改造工程,加快主泵全面国产化进程。

  10年间,主泵的国产化一步一个脚印,实现了“从无到有”的跨越。从福清1、2号搭建国内首个主泵全流量试验台架、实现泵壳和电机的设计制造、主泵泵体少量部件的国产化,到福清3、4号,泵体国产化范围进一步扩大,并包含部分关键部件,逐步地提升了主泵国内制造能力。在中核工程的推动下,哈电动装公司获得国家核安全局颁发的主泵制造许可证、设计许可证。中核工程公司与哈电动装公司共同努力,在国内首个主泵全流量试验台上自主完成了华龙一号首台主泵组装与全流量试验,最终使我国具备了主泵自主制造、总体设计能力,基本实现了主泵的国产化。华龙一号首台主泵已于2018年底引入核岛。主泵的国产化使主泵不再受制于人,解决了自主核电出口的锁喉之痛。

  “通过几代核工业人的不懈努力,我国核电国产化率已达全世界最高。如今,华龙一号首堆实现国产化率90%以上,目标是实现系列化后达到95%以上,相关设备仪表的制造涉及国内5400余家企业。其余部分不是没有能力实现国产化,而是本着最高效、节约成本的方式,没必要国产化,且这10%也不会制约我们的发展。”作为华龙一号研发设计与工程总包单位,中核集团中国核电工程有限公司总经理刘巍曾在央视《对话》栏目中如此解释国产核电的国产化率问题。

  核工业是高科技战略产业,也是军民融合的重点行业,在面临新一轮人工智能发展的重大战略机遇期,在构筑我国人工智能发展的先发优势,建设创新型国家和世界科技强国过程中,要继续发扬“两弹一星”精神,勇于登攀,奋发进取,加快实现我国由核大国向核强国跨越。 来源:国防科工局网站返回搜狐,查看更多

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