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时间:2018-09-19 来源: 作者:王明月
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中国核电发展迄今已历48年,从无到有,从弱到强,跻身世界核电发展大国之列。发展中,中国核电不仅立足本土,满足国内自主建设发展,同时积极走向世界,成为一带一路的“国家名片”。

高起点出发,矢志高水平创新突破

 傲世世间无天险,大江东去去不还。诗情弛骋大江北,画意纵横大江南。

压水堆重大专项研发之初,专项总师、上海核工程研究设计院院长郑明光就坚定表示:“引进消化吸收,核心在于再创新。我们一定要在完整掌握ap1000技术的基础上,开发出具有完全自主知识产权的cap1400,一定要确保引进技术以后不再落后。”

在引进ap1000技术之初,压水堆重大专项就提出了以“cap1400”为核心的核电型号系列化战略,就是打造一条以非能动技术理念为核心的自主化创新产品生产线,向世界提供中国自主的各种型号、各种功率等级的核电机型。其间,以ap1000、cap1400为代表的第三代核电,将是中国核电未来的主流机型。而作为中国在压水堆重大专项技术上的自主创新——非能动三代核电型号cap1400,将是所有创新工作的重大集成。

得益于党中央国务院的战略决策,得益于我国核电工业40多年的积累,得益于国家科技重大专项的实施,得益于重要国家之间的合作,得益于行业多家单位的广泛参与,得益于集团的大力协调和兄弟单位的紧密合作,在新型举国体制下,具有自主知识产权的第三代非能动压水堆核电型号cap1400成功研发,成为具有国际竞争力的国家品牌,是建设创新型国家的标志性成果。在此过程中,逐步推动我国核电工业体系从二代向三代的升级,使我国从核电大国逐渐迈入世界核电强国之列。

在国家重大专项的支持下,上海核工院在全面掌握先进非能动核电技术的基础上,基本建成了以型号为核心驱动的核电技术研发体系。在这条创新生产线上,已经完成了cap1000标准设计,完成cap1400型号开发,完成了cap1700概念设计,现正全面开展cap-s多个小堆型号的研究。

理念创新,做世界最先进的核电型号

十年,3600多个日日夜夜,大型先进压水堆重要专项研发聚焦两件大事:

一是在ap1000基础上,推出cap1000,将ap1000国产化。这绝不是简单翻版成中文的图纸、文件,而是一个结合工程反馈和院设计经验、全面创新和优化的设计过程。自主化的创新,首要是要弄清、搞懂原有技术,然后在此基础上形成依托于满足中国标准和国情的具有更好经济性的cap1000。基于最新安全法规标准、大宗材料及设备国产化、设计经验反馈、安全评审问题落实与福岛事故响应、公英制转换等五大方面,cap1000自主化标准设计形成。

二是实现了核电设计自主化。结合引进技术之初就提出了核电型号系列化战略,重大专项就是要打造一条以非能动技术理念为核心的自主化创新产品生产线,向世界提供中国自主研发、制造的各种型号、各种功率等级的核电机型。

回望历程,重大专项的研发之路从来就不平坦。在备受瞩目的知识产权方面,美方提出只有型号净功率满足1350mwe,才能承认中国拥有自主知识产权!

就在这种情形下,一场“创新运动”掀起。在总设计师郑明光领导下,压水堆总师团队依据工程试验与实践经验增加了钢安全壳厚度和直径,提供了容纳更大核岛主设备的空间;同时,重新设计研制了蒸汽发生器,增大了换热面积和流通截面,此外主泵流量、主管道流通截面等也统统大幅优化,整个回路的流通特性进一步优化,整个机组的性能和效率进一步提升,毛功率达到1500mwe左右,满足完全自主知识产权要求!

作为国家重大专项,在国内40多年核电设计、制造、建造、运行与服务的基础上,cap1400参考世界先进的ap1000,采用非能动以及简化的设计理念,其研发遵循国际国内最新有效的核电法规导则和标准,满足urd等三代核电技术文件要求,充分反映了国际国内目前ap1000工程化过程中的设计变更及改进。

cap1400的总体设计思路是:提高电厂容量等级、优化电厂总体参数、平衡电厂设计、重新进行全厂安全设计工程设计和关键设备设计与验证、全面推进设计自主化与设备国产化、积极应对福岛事件后的国际国内技术政策、实现当前最高安全目标、满足最严环境排放要求,进一步提高经济性,从而使综合性能达到三代核电的世界领先水平。

cap1400的具体优势表现在哪里呢?首先它通过堆芯功率增大、设计标准化、设备国产化与产业链建设、模块化施工、机组效率提升等措施进一步提高经济性。同时,设计考虑提高cap1400的厂址适应性。采用固有安全、增大裕量、非能动理念以及纵深防御,进一步提高电厂安全裕量和延伸事故预防与缓解能力。充分考虑辐射防护最优化和放射性废物最小化原则,提高环境友好性。充分利用可靠性设计理念确保在低维护要求下获得电厂较高的发电可靠性,充分考虑电厂的可维修性和可达性,考虑利用概率风险评价(pra)指导及平衡电厂设计。采用先进的一体化数字仪控系统,系统高度集成化、保护功能多样化,控制室设计充分考虑人因并通过完整的功能需求分析和功能分配进行人机接口设计。充分考虑非能动系统的流阻、热阻和风阻对安全与运行性能的影响,确保非能动系统的可靠性和鲁棒性。

cap1400安全性、经济性处于国际领先地位。关键设备与材料全部实现自主化设计和国产化制造,设备总体国产化率首堆能够在85%,批量化后有能力超过90%,余下的10%是国际上价格合理的通用设备。

cap1400理念先进、技术成熟;系统设备可靠,布置简约;模块化施工,工期较短,首批机组预计建设周期为56个月,后续设备制造、项目管理模式成熟后,批量机组建设工期逐步可降低至48个月;运行简单灵活,安全设备备品备件少,维护检查时间短,以上因素决定了cap1400具有优越的经济性和竞争力,即便在国际市场,也更有竞争优势。

实现中国核电高质量发展,助力科技强国建设

核电重大专项实施十年来,取得了一批标志性成果,推动我国三代核电技术水平显著提升,促使我国核电产业发展进一步实现了从规模向质量,从投资向创新、向世界品牌的根本性转变,为后续核电自主化、可持续、高质量、高水平发展奠定了坚实基础。

经过十年攻关,在核心技术方面,cap1400型号成功研发并建成设计母机体系,具备系列化开发非能动核电站的能力,形成覆盖热工、燃料、物理、安全分析、水化学等三代软件体系;在试验验证方面,新建和改22个试验设施,完成了六大试验课题的主要任务,建成了一批具有世界先进水平的综合配套试验设施,支撑cap1400安全审评;在设备国产化方面,重点解决了主设备的自主设计、材料、电缆、泵阀在内的一系列关键制造技术,解决了一批核电发展的迫切需求和“卡脖子”关键问题,推动了装备制造业从二代跨越到了三代,促进中国核电高质量、高水平发展。

截至目前压水堆重大专项已形成知识产权3492项,已获得中国授权专利1109项(其中发明专利250项),各类标准751份,形成新产品、新材料、新工艺、新装置293项,新建43个试验台架,全面提升了核电研发、设计、制造、安全审评、试验、标准、人才等国家能力。

十年的努力,也使我国核电设计技术、制造能力、安全审评、试验验证、标准体系、人才队伍等各方面实现了跨越式发展和提高。中央企业优秀共产党员标兵、cap1400副总设计师,上海核工院副院长兼总工程师严锦泉表示,“立足cap1400,我们较为完整地掌握了核岛设计领域的关键技术,初步形成了以非能动安全技术理念与先进核电工程技术为核心、以型号为驱动的自主化核电产品研发能力。”

同时,面向南非、土耳其等国际市场的工作也在中国核电“走出去”战略的统筹下稳步推进,2014年底我国与南非正式签署了一份核电合作框架协议,而cap1400是中国针对国际市场的主力堆型。2016年4月,cap1400顺利通过国际原子能机构(iaea)通用反应堆安全评审,认为cap1400达到iaea安全法规标准的最新要求。这是cap1400进一步获得国际权威机构的认可,为型号“走出去”,在更高层次上参与国际竞争奠定了基础。iaea总干事天野之弥评价,“中国成功设计研发了大型压水堆cap1400,这对核能未来非常重要”。

十年聚力。核电是为社会、为人民、为环境而生,我们要有大视野,才会看到发展的大趋势,才能在变革、创新中走出一条生路,继往开来,用核电这张国家名片,不断提升在世界市场的核心竞争力,走向引领世界的大格局。

“为有‘英雄’多壮志,敢叫日月换新天。”

充分贯彻、落实“创新、协调、开放、绿色、共享”的发展理念,研发出国家科技重大专项大型先进压水堆是我国建设创新型国家、世界科技强国的重要标志之一,也是中国核电参与国际竞争的重要基础。在全国相关行业的共同努力之下,以举国之力,我们致力于填补国家核电自主研制的空白,努力实现国家能力的自我超越,助力社会主义现代化强国全面建成!


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