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摆脱进口依赖国产率超85% 自主创新中国核电技术超美

2019-10-22 02:11:14
[摘要] 今年8月,美国正式发起对华新一轮制裁,目标直指核电。美国近期发布对华“核限令”,将中国最大核企中广核列入实体名单。其中,“软土地基”和“飞机撞击”是中国土建领域的两个核心技术。这一有望于明年商用的机组

核能是国家的当务之急,尤其是在中美贸易战中。今年8月,美国正式对中国发起新一轮针对核能的制裁。幸运的是,中国多年前通过自主研发和建设实践培养了人才,完全摆脱了对核电的进口依赖。自1991年秦山第一座核电站并网发电以来,“裂变”现已形成“华龙一号”和“国合一号”两三代独立核电模式,国内产出率达到85%以上。

美国最近发布了针对中国的“核限制令”,将中国最大的核企业中广核列为一个实体。事实上,在核能这一重要领域,历届美国政府都在不断加强对中国的控制。因此,中国政府确定了核电技术“引进、消化、吸收和再创新”的道路。目前,中国两条独立的核电技术路线“国合一号”和“华龙一号”国内产出率均在85%以上,特别是“国合一号”(cap1400),超过了西屋ap1000技术2007年引进的135万千瓦技术门槛,获得了自主知识产权,并进行了许多创新。这项技术将在山东省石岛湾登陆。计划建造两个大型先进压水堆核电机组,设计寿命为60年,单机容量为140万千瓦。

三代核电设备供应链已经完成。

2004年,中国确认从西屋公司引进第三代核电技术ap1000。当时,中国已经具备批量建设第二代和第二代核电的能力,但技术装备产业链中仍有一些关键环节被外国垄断,亟待突破。2007年,中国引进重大压水堆项目,在引进ap1000的基础上,开发具有自主知识产权的cap1400大型先进压水堆核电技术,建设示范电站。

“国合一号”总设计师、上海核工程研究所所长郑明光告诉记者,中国核电行业在专项工程实施前一直面临设计、材料和关键设备“瓶颈”问题。“只有走过去,完成创新和超越,我们才能实现技术引进后不会落后的承诺”。

例如,在蒸汽发生器690u型管的研发中,国外将相关研究数据和关键技术作为核心技术,对中国进行严格封锁。郑明光回忆说,项目组最早想去法国采购,但很多尝试都失败了。“以后,干脆自己跨着心去做吧。一个家庭生产是不够的,只能生产几个。”

这迫使产业链中的所有企业提高能力。记者在上海核电设备有限公司核岛主设备加工车间看到,“国合一号”蒸汽发生器正在生产过程中。“蒸汽发生器管板组件上有20,050个直径超过6米的孔。这个过程非常复杂,反映了我们的核心制造能力。”本公司金工车间主任单杰介绍。

目前,中国已经建立了三代核电设备供应链系统,在全球和国内共享。每个主要设备有2-5家公司可以生产替代品。

11个在建单位更具竞争力

国合一号的主要设计创新还包括进一步降低堆芯熔化概率、72小时后无需人工干预的供电能力、抵抗大型商用飞机撞击的能力、高度可靠的仪表控制和保护系统、优化放射性废物处理系统、改进系统总体布置和人机界面等。同时,“国合一号”具有更多的经济优势。郑明光表示,与欧洲的epr和美国的ap1000相比,“国合1号”批量生产后成本至少可以降低10%。

“法国、俄罗斯和韩国现在都有自己的技术。中国必须有吸引力才能真正走出去。”上海核电集团党委书记何延庆对《大公报》表示,中国的优势在于,发达国家的核电站正在饱和,而中国目前正在建设11座核电站,居世界第一。"第三代技术可以在中国“再走一次”,所以我们有更多的成本优势."

从秦山30万千瓦开始,“华龙一号”和“国合一号”是中国核电研发从引进、吸收到再创新的产物。目前,秦山是中国核电繁荣的“引擎”。田湾、福清、石岛湾等核电站相继开发,遍布全国。它们在东南沿海非常明显。

超越美国的红线“相信房子总比没有房子好”

2007年,中国从美国西屋公司进口了三代被动式先进核电技术ap1000。在此基础上,中国走上了三代核电完全自主的道路。西屋公司在技术转让上划了一条红线,即在引进ap1000核电技术的基础上,中国只有发展净电力超过135万千瓦的大型先进被动核电厂,才能拥有自主知识产权。

其中,“软土地基”和“飞机撞击”是我国土木工程领域的两项核心技术。西屋公司在技术转让期间对这两个主题进行了全面的技术封锁。为此,核工业和土木工程领域的著名专家夏祖峰带领他在结构创新团队中的同事研究软土地基上的核岛结构分析技术,拓展标准设计的场地适用性。核电厂抗大型商用飞机撞击的独立研究有效地支持了相关的安全审查。

夏祖峰认为技术转让是一件好事,但我们不能盲目“抄袭西屋”,否则它将“不断学习,永不超越”。因此,在西屋公司的技术转让过程中,夏祖峰领导的核能发电一方面花时间学习西屋公司的技术,另一方面反复强调“相信房子总比没有房子好”。这里的“房子”自然是西屋公司。

2016年,“国合一号”通过国际原子能机构(iaea)的总体安全审查获得国际认可。西屋公司曾经划定的“红线”已经被打破。“国合1号”大型先进被动式压水堆功率为1500兆瓦,超过ap1000技术进口合同中设定的1350兆瓦技术门槛。

华龙一号双层安全壳可防碰撞

距离福建省福清市32公里,福清核电5号机组一个73.98米高的外穹顶高耸入云。该机组有望于明年投入商业使用,能够充分验证“华龙一号”的核电技术水平,具有中国自主知识产权。

“华龙1号”是中国另一条第三代核电自主技术路线。福清核电公司副总工程师周赛军坦言,最困难的是总体设计方案。“华龙一号”核电的自主性体现在自主知识产权涵盖了设计、燃料、设备、施工、运行和维护的全过程,安全性提高了两个数量级。

目前,中国大多数核电站都是第二代或第二代技术。CNNC福清核电党委宣传部部长程利杰对《大公报》表示,“华龙1号”作为第三代技术的进步在于安全性能的提高。它不仅能完全满足福岛核事故后核电站改进行动的一般技术要求,而且采用的双层安全壳能抵抗大型飞机的碰撞。

“我们自主开发了核电专用软件,形成了完全独立于进口的完整知识产权体系。”周赛军表示,2015年,CNNC发布了中国首个独立核电软件包和集成软件集成平台(nestor),已应用于福清5号和6号反应堆工程设计工作

独立之路始于秦山对巴基斯坦的援助

中兴通讯禁运事件刺痛了中国人民,引发了关于中国科技基础实力的热烈讨论。中国的核电也经历了被他人控制的局面。经过几代核电的坚持和努力,第一座核电站秦山已建成9台机组,总装机容量660.4万千瓦,年发电量约500亿千瓦小时。它目前是中国核电机组数量最多、反应堆种类最丰富的核电基地。

走进秦山核电站,整洁干净的厂区和经典的压水堆壳都展现了它的历史沉淀和骄傲。当时,秦山核电厂的设计和建设在中国尚属首次。“当中国首次启动核电技术时,它确定了以压水堆为主要组成部分的发展路线。然而,由于西方的封锁,它以经济合作的形式突破了曲线,在秦山三期与加拿大建立了重水反应堆式合作。”秦山核电董事长吴钢告诉《大公报》。

秦山一期30万千瓦机组并网后仅15天,中国就与巴基斯坦签署了建造两个30万千瓦同类机组的合同。目前,秦山核电公司委托的巴基斯坦恰希马核电基地已有4台30万千瓦机组投入运行。

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