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时间:2011-09-30 来源:第一财经日报 作者:
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    2009年3月31日浇灌下第一罐混凝土后的短短两年时间,中国的三代核电自主化依托项目初具雏形,全面进入到关键主设备安装阶段。

    作为全球第一台ap1000核电技术的三代核电机组中核集团三门核电1号机组计划建设工期为56个月。如果顺利推进,按照预定计划,最早到2013年末,三门核电1号机组就能够并网发电

    即将迎来安装高峰

    就在9月22日,中国南北两处三代核电自主依托项目同时到了重要的工程节点。

    当天,全球首个三代核电机组 浙江三门核电1号机组被植入 “心脏”,未来盛放核燃料的反应堆压力容器被顺利吊装到位;同日,山东海阳核电也顺利实现1号机组钢制安全壳筒体第四环(cv4)环吊装就位,只等植入关键设备。

    三门核电现场召开的项目进展新闻通气会上,中核集团三门核电有限公司副总经理缪亚民表示,三门核电一期工程的建设基本未受日本福岛核事故影响,各项工作按计划推进。

    世界首台ap1000核电机组,正在中国从设计图纸变为工程现实。安全壳厂房、附属厂房、辅助厂房、放射性废物厂房和柴油发电机厂房等核岛五大厂房已全部开工建造。蒸汽发生器、主管道、环吊、一体化顶盖、堆内构件等一批核级设备也将于今年年底前陆续抵达现场,核岛即将迎来安装高峰。

    核电安全监督日严

    伴随着工程推进的,还有政府越来越严密的核安全监督。

    核电行业内有一句话,“往最坏的想,往最好的做”。大到钢结构的吊装,小到管道的连接,都不能错差分毫。压力容器就是核电站最重要的安全屏障之一,工程施工要确保万无一失,也是政府安全监督的重点区域。

    压力容器被誉为核电站的“心脏”,是核电站数万套设备中最关键的设备之一。压力容器位于反应堆厂房中心,能够包容和支撑反应堆堆芯。ap1000核电厂能否持久安全发电,首先就要确保压力容器能够安全使用60年。

    承担三门核电建设任务的中国核工业第五建设有限公司副总经理、总工程师梁选翠介绍说,此次压力容器安装前,国家核安全局和业主单位、工程监理单位先对所有的质保文件进行确认,然后对压力容器的表面质量进行确认,最后国家核安全局才下达吊装令,接下来施工单位通过现场的风速状况确认最终的吊装时间。

    为了将吊装位置精确控制,海边施工的风速、风向等细节因素都必须被反复考量。

    国核工程有限公司三门分公司总经理沈文荣告诉记者,吊装必须要选择在风速不大于32米/秒的天气条件下进行,为了等待最好的天气条件,本次压力容器的吊装就已数次微调了时间,而且调整吊装时间的决定还需要由国家核安全局再次确认。

    “对于压力容器吊装的风险监督只是国家对于核建设安全中的一个点而已,接下来还包括调试以及今后长期的运营,国家能源局和国家核安全局都会不断选取监督控制点。”上海核工程研究设计院副院长、总工程师严锦泉说。

    出于安全考虑,国家核安全局也严格监督了ap1000的设备制造环节。比如,此次的压力容器为韩国斗山公司在海外制造,但在该设备制造期间和设备最终验收上,国家核安全局也对很多控制点密切监督。

    而关乎三门核电整体安全的是厂址选择和核电技术本身,这也是政府在核安全监测中反复评估的内容。根据当时三门核电厂址地质勘测情况,三门核电站地区海域位于宽缓的大陆架上,厂址区100公里内海域水深为0~100米,不具备发生大海啸所需要的1000米以上水深条件。同时,琉球至台湾的第一岛链、冲绳海沟和宽缓大陆架是浙江沿海电厂厂址天然的海啸屏障。

    此外,三门核电站区域没有大的地震断裂带,以三门厂址为中心,25公里为半径的近区域内不存在发震构造。浙江三门核电厂实际厂址的极限安全地震为0.15g,而三门核电站设计选用的安全停堆地震为0.3g,也具有较大的安全裕度。

    7月4日至5日,环境保护部(国家核安全局)、国家能源局和中国地震局联合检查团对三门核电厂开展了包括厂址选择过程中所评估的外部事件的适当性、核设施防洪预案和防洪能力、抗震预案和抗震能力等十一个方面的综合安全检查。公众所关心的核电站对多种极端自然事件叠加事故的预防和缓解措施、对全厂断电事故的分析评估以及失去应急电源后附加电源的可用情况及应急预案也在检查评估之列。

    这次针对三门核电的综合安全检查最终结果尚未正式披露,而中核集团三门核电方面的自查结果则认为,三门核电站的安全有可靠保障,在抵御自然灾害等方面有较大裕量。

    核电设备自主化加速

    ap1000技术的引进使中国有了发展三代压水堆核电技术的机会,同时也面临很大挑战。由于目前中国是三代核电的“第一个吃螃蟹者”,连作为ap1000设计者的美国也仅是与中国同步建设。中国的挑战在于能否在短时间内充分消化转让的各项技术,并在此基础上进行创新。

    按照现有计划,三门核电1号机组的核岛设备中仅有主管道和稳压器由中方承担,而进入到三门核电2号机组和海阳核电2号机组后,除了屏蔽电机主泵、爆破阀是西屋公司和中方联合承担外,其他的全部将由中方自主提供。

    这意味着,短短几年时间内,中方设备企业需要攻克大量难关来防止“受制于外”。

    以前,我国的大型铸锻件企业因制造能力和技术上的差距,国内高端大型铸锻件市场和技术被国外巨头垄断,尤其是在核电大型铸锻件上,更是面临国外技术封锁。此次中国一重集团通过研发试制,首先掌握了“三代”核电大型锻件制造技术,并承制了世界首批ap1000三代核电核岛主要锻件。

    ap1000主管道是我国ap1000自主化依托项目中唯一没有引进国外技术的核岛关键设备。中国二重等国内多家企业自主突破了ap1000主管道制造的技术难关,制造的主管道1:1模拟件综合技术指标已完全符合美国西屋公司的设计技术标准,大幅降低了主管道的采购成本。

    在材料国产化推进中,鞍钢集团已经在三代核电钢制安全壳钢板生产研制上获得成功;上海大西洋焊接材料有限公司核电重要设备焊材国产化也获得突破;太钢集团核电用双相不锈钢及部分型材研制也获成功。

    “在大型设备国产化的过程中,各设备企业前期投入非常大,无论是一重、二重和上重都存在这样的情况,其中一个表现就是废品量比较多。应该说ap1000主要设备的锻件从完整性上来说我们都有了,如果锻件的稳定性也解决了,那么后续的锻件就都没有问题。发改委、能源局以及我们工程公司也都经常举办各企业之间的交流,就是要防止企业犯相同的错误。”负责三门核电项目管理的国核工程有限公司副总经理王明弹对记者说。

    王明弹还坦言,依托项目的设备采购,尤其是影响主线工程的关键设备采购,已经成为整个项目管理工作的核心内容;今年待完成的里程碑节点中,有5个节点与设备交货直接相关,设备交货压力非常大,设备国产化任务非常重。

    除了设备企业,中国的工程机械制造企业也已经进入到适应三代核电工程设备的研发中。

    当前第三代核电建设关键吊装设备完全依赖进口,据记者了解,为了推进第三代核电关键吊装设备的国产化,相关部委已多次召集履带起重机制造企业召开会议,鼓励超大型履带起重机的国产化,以彻底摆脱核电站建设受制于人的现状。国内的三一重工、中联重科等企业早已瞄准该市场。因为这些设备不仅ap1000需要,未来的cap1400项目更需要。

    大型先进压水堆国家重大科技专项cap1400示范电站,是正在开发的目前世界上功率最大的非能动压水堆核电站。中国在2009年2月批准了cap1400的重大专项实施方案。cap1400的既定建设目标是,到2017年中国将建成cap1400核电机组并并网发电,cap1400设计建设的前提是ap1000技术能被充分吸收。

    “工程公司也正在招投标cap1400大吊车,那个将比现在所使用的吊车还要大。”王明弹说。

    严锦泉则透露说,ap1000技术消化吸收有力支撑了cap1400的技术研发,预计2011年年底,cap1400的初步设计就将基本完成。

    何为ap1000核电技术

    ap1000核电厂安全系统采用的是同二代核电不同的非能动设计理念。“非能动安全系统”利用自然物理现象,即重力、自然循环(蒸发、冷凝和密度差)以及气体蓄能驱动流体流动,带走堆芯余热和安全壳的热量,不需要外部能源。可防止堆芯因为外部供电电源丧失、冷却水供水流失事故下造成的堆芯熔毁。

    在事故发生72小时内,ap1000关键安全设施以及相应的系统,在失去外部交流电源和全厂断电的情况下仍然能正常起作用,堆芯冷却、乏燃料冷却以及安全壳完整性可以保障,从而防止福岛核电站因断电而导致的一系列危机。

    另外,在核电站严重事故下,一旦氢气释放到安全壳内,可能发生氢燃或氢爆,对安全壳的完整性和设备可用性构成威胁。但ap1000采取非能动催化氢复合器结合冗余多样点火器的方式可以安全、有效地降低氢气燃烧和爆炸给安全壳带来的风险。

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