“华龙一号”海内外示范工程日前全面建成投运。“华龙一号”实现了中国先进核电自主设计、制造、建设、运行全产业链的重大技术突破,全面提升了中国核电的核心竞争力,有力支撑中国由核电大国向核电强国跨越,同时也为世界能源事业贡献了安全高效的中国方案。
文|北京 易庭
巨龙腾飞、英风飒爽,“大国重器”“华龙一号”捷讯频传!3月25日,“华龙一号”第二台机组——中核集团福清核电6号机组正式具备商运条件。当地时间4月18日,全球第四台、海外第二台“华龙一号”——巴基斯坦卡拉奇核电3号机组投入商业运行。至此,“华龙一号”海内外示范工程全面建成投运。
满足核电国际最高安全标准要求
位于福建省福清市三山镇岐尾山前沿的福清核电站正是“藏龙”之地,“华龙一号”示范工程的两台机组——中核集团福清核电5号、6号机组皆坐落于此。
2015年5月7日,“华龙一号”中核集团福清核电5号机组正式开工建设。2020年11月27日,该机组首次并网发电,并于2021年1月30日正式投入商业运行。“华龙一号”第一台机组成功打破了核电“首堆必拖”的施工魔咒,不仅是全球首个按照计划工期投产的三代核电首堆,而且以最短周期创造了全球三代核电首堆建设的最佳业绩,被写入中国共产党一百年大事记。2022年1月1日,“华龙一号”第二台机组——中核集团福清核电6号机组成功并网,开始向电网送出第一度电。3月25日,该机组正式具备商业运行条件。
“华龙一号”示范工程全面建成投运,是新时代中国核电事业取得的重大成就。这标志著中国打破了国外核电技术垄断,成为继美国、法国、俄罗斯等国家之后掌握三代自主核电技术的国家,核电技术水平和综合实力跻身世界第一方阵。
安全是核电的生命线。 “华龙一号”在反应堆堆芯设计、能动和非能动安全技术等方面实现了重大突破,具有目前人类对核电最高级别的安全防护。
中国已在运行的百万千瓦级核电机组普遍使用的是从国外引进的157堆芯,而“华龙一号”打破了国际技术壁垒,独创性采用177堆芯布置。这一设计意味著把传统容纳的燃料组件数量增加至177组,在提高发电能力的同时又因降低了堆芯功率密度而提升了安全性。
“华龙一号”上了一项安全“双保险”——“能动+非能动系统”。核电站一旦发生事故,首先要停堆,再把反应堆的余热带走,以防止堆芯熔化。这一换热过程,通常需要把泵通电,然后持续向蒸汽发生器中注水,此为“能动”。如果在极端情况下,核电站断电了,这时“非能动”系统就派上用场了。“华龙一号”可以依靠重力、温差和压缩空气等自然力来驱动安全系统,通过蒸发、冷凝、对流、自然循环等自然过程来带走反应堆热量。两大系统的强强联合,使得“华龙一号”的安全性能既成熟稳定又具有有效应对极端突发情况的独特优势,可实际消除大规模放射性释放。
“华龙一号”还配备了世界上最坚固的盾牌——“双层安全壳”。安全壳外层起防护作用,能够抵挡猛烈如商用大飞机的撞击;内层起密封作用,保障放射性物质不外泄。双重保护之下,“华龙一号”堪称“稳如泰山”,可抵御17级台风,可应对9级地震。双层安全壳比上一代核电项目增大了一倍自由容积,这样也可以降低放射性物质的泄露概率。
此外,“华龙一号”核电站的设计寿命从40年延长到60年,大大提高了电厂可用率。核燃料装炉后可以连续发电,一年半不需要更换或者补充新的燃料,具有出色的稳定性。因不受燃料运输、环境气候等问题的影响,“华龙一号”的建成对于保障电力稳定性和安全性非常有效。
经过充分分析试验和工程验证,“华龙一号”在安全性上满足国际最高安全标准要求,同时在经济性上完全具备批量化建设能力,多项性能指标达到甚至超过了国际三代核电用户需求。作为中国先进核电品牌,“华龙一号”实现了中国先进核电自主设计、制造、建设、运行全产业链的重大技术突破,全面提升了中国核电的核心竞争力。
从“中国制造”到“中国创造”
上世纪50年代末,人类揭开了核电开发利用的能源新篇章,核电随即成为大国争先抢占的战略制高点。中国内地直至1991年才真正拥有了一座自行设计建造的30万千瓦级秦山核电站。或许难以想像,早期中国建造核电站所用的地板砖、水泥、钢筋、电话线都要从国外进口。与国外百万千瓦级技术相比,中国核电起步晚、基础薄,还有很长的路要走。“华龙一号”正是在这样的时代背景下开启了一段中国核电数十年磨一剑的自主创新奋斗路。
上世纪90年代,中核集团在完成了中国首座自主研发设计的60万千瓦级核电站——秦山二期核电工程后,著手开展自主百万千瓦级核电技术的研发工作。这座核电站原本计划于2011年底开工,但因彼时发生了举世震惊的日本福岛核事故,中国立刻制定了核电安全发展的四项决定,要求将开工但还未审批的核电项目必须按照国际最高安全标准来建。虽然旧计划被迫流产,但也加速了更优方案的诞生。
经过研建团队对设计方案的重新审视调整和建模验证,中核集团和中广核集团将各自的百万千瓦级技术进行融合,最终形成了中国自主知识产权、自主品牌的三代核电技术——“华龙一号”。
2014年,“华龙一号”相继迎来国内国际两项大考。8月,一场由国家能源局、国家核安全局牵头,43位院士专家共同参与的评审会为“华龙一号”的诞生给予了权威认可。专家组一致认为,“华龙一号”成熟性、安全性和经济性满足三代核电技术要求,建议尽快启动示范工程。12月,“华龙一号”通过了国际原子能机构IAEA反应堆通用设计审查,拿到了国际通行证。
核电站是世界上最复杂的能源系统。“华龙一号”建设涉及70多个专业领域,80多个构筑物,360多个系统,工程设计图纸20多万张。要实现技术的自主突围,每个系统每个部件每个细节都充满了创新挑战,对设计、采购、施工、调试乃至商务、核安全等各个环节都提出了更高要求。哪怕一根细微的电缆,都需要先经过 15 天模拟高温环境试验、再经过 15 天强碱性溶液浸泡试验,最后还要历经耐电压性能试验,确定安全后方可施工采用。
基于全面的创新研究并充分依托业已成熟的中国核电装备制造业体系和能力,“华龙一号”形成了完整的自主知识产权,实现了集成创新。“华龙一号”共取得716件国内专利、80件国外专利、百余件海外注册商标、125项软件著作权以及逾1,500篇核心科技创新报告,覆盖了设计技术、专用设计软件、燃料技术、运行维护技术等领域;共同完成了包括反应堆压力容器、蒸汽发生器、燃料转运装置、堆内构件等411项核心装备的国产化突破,其中包含百余项“三新”设备(新设计、新厂家、新技术),首堆设备国产化率达88%。
当一张张工程图纸变为现实,横空出世的“华龙一号”也为“中国制造”向“中国创造”实现了完美一跃。
推动共建核能人类命运共同体
习近平主席多次在国际场合称赞“华龙一号”是中国完全自主三代核电技术,要把它推向全世界。李克强总理在考察中核集团时说,“你们为我撑腰,我去国际舞台为你们扬名,要用最高标准、最优质量、最好性价比提升中国核电装备在国际市场的竞争力。”
“走出去”,是从核大国走向核强国的关键指标。2020年11月10日,中核集团宣布,“华龙一号”已形成一套完整、自主的型号标准体系,涵盖核电厂前期、设计、设备、建设、调试等全生命周期,可有力支撑“华龙一号”批量化建设和“走出去”。
巴基斯坦正是“华龙一号”“走出去”的第一站。 “华龙一号”海外示范工程包含巴基斯坦卡拉奇核电2号机组、3号机组。2号机组于2015年8月开工建设,2021年5月正式投入商业运行,并以全球三代核电海外建设的最短工期荣获能源国际合作最佳实践案例。3号机组于2016年5月开工,今年4月投入商业运行。
“华龙一号”海外示范工程是中巴两国巩固深化全天候战略合作伙伴关系的重要成果,是构建中国核工业国内国际双循环新发展格局的重大进展,也是中国推动共建核能人类命运共同体的生动写照。这一项目有力验证了中国自主三代核电技术的安全性和先进性,也让“华龙一号”走得更稳、走得更远。
今年2月1日,恰逢大年初一,“巨龙出海”再传喜讯——阿根廷核电公司与中核集团正式签署阿根廷阿图查3号核电站项目设计采购和施工合同。根据合同约定,中核集团将通过工程总承包方式,以“交钥匙”模式,为阿根廷建设一座“华龙一号”压水堆核电站。
从“借船出海”到“造船出海”,“华龙一号”已然成为中国核电“走出去”的“国家名片”。在加速海外落地的同时,“华龙一号”在中国国内也“多点开花”。截至目前,“华龙一号”已在福建漳州、海南昌江、广东太平岭等地实现批量化建设。
对中国而言,“华龙一号”将极大提升国内装备制造业及高新技术产业的发展,可有效释放国内高端装备产业产能,为推动中国装备制造产业升级,早日建成制造强国作出重要贡献。“华龙一号”研发团队联合东方电气、哈电集团等58家国有企业,联动140余家民营企业,带动上下游产业链5,000多家企业,实现中国高端制造业整体创新协同发展。每出口1台“华龙一号”,相当于出口30万辆汽车,直接带动装备出口超过120亿元人民币。在机组长达60年的运行过程中,可持续带动中国核燃料、核电站建设、运维、退役全产业链“走出去”,直接创造经济收益将超过1,000亿元人民币。
对“华龙一号”出口目的地国家来说,项目建设带动了当地经济社会和相关产业发展,持续造福当地人民。比如,巴基斯坦卡拉奇两台“华龙一号”机组可支撑起巴基斯坦近1/3的电力缺口;项目建设期间,巴基斯坦当地供货设备大幅增加,建设高峰期时为巴方直接提供了1万余个就业岗位,通过产业链为当地间接创造就业岗位超4万个。
从地球可持续发展角度来看,能源是经济社会发展的重要物质基础,也是碳排放的最主要来源。在保障能源安全的前提下,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系已是当今世界各国的普遍发展共识。“华龙一号”每台机组投运后每年发电近100亿度,能够满足当地100万人口的年度生产和生活用电需求,相当于每年减少标准煤消耗312万吨,减少二氧化碳排放816万吨,或是植树造林7,000多万棵。“华龙一号”不仅将帮助中国实现碳达峰、碳中和战略目标,也能为全球降碳减排、推动绿色能源革命提供优质的核能方案。
(作者系国家部委研究员,小标题为编者所拟,本文发表于《紫荆》杂志2022年5月号)
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“华龙一号”海内外示范工程日前全面建成投运。“华龙一号”实现了中国先进核电自主设计、制造、建设、运行全产业链的重大技术突破,全面提升了中国核电的核心竞争力,有力支撑中国由核电大国向核电强国跨越,同时也为世界能源事业贡献了安全高效的中国方案。
文|北京 易庭
巨龙腾飞、英风飒爽,“大国重器”“华龙一号”捷讯频传!3月25日,“华龙一号”第二台机组——中核集团福清核电6号机组正式具备商运条件。当地时间4月18日,全球第四台、海外第二台“华龙一号”——巴基斯坦卡拉奇核电3号机组投入商业运行。至此,“华龙一号”海内外示范工程全面建成投运。
满足核电国际最高安全标准要求
位于福建省福清市三山镇岐尾山前沿的福清核电站正是“藏龙”之地,“华龙一号”示范工程的两台机组——中核集团福清核电5号、6号机组皆坐落于此。
2015年5月7日,“华龙一号”中核集团福清核电5号机组正式开工建设。2020年11月27日,该机组首次并网发电,并于2021年1月30日正式投入商业运行。“华龙一号”第一台机组成功打破了核电“首堆必拖”的施工魔咒,不仅是全球首个按照计划工期投产的三代核电首堆,而且以最短周期创造了全球三代核电首堆建设的最佳业绩,被写入中国共产党一百年大事记。2022年1月1日,“华龙一号”第二台机组——中核集团福清核电6号机组成功并网,开始向电网送出第一度电。3月25日,该机组正式具备商业运行条件。
“华龙一号”示范工程全面建成投运,是新时代中国核电事业取得的重大成就。这标志著中国打破了国外核电技术垄断,成为继美国、法国、俄罗斯等国家之后掌握三代自主核电技术的国家,核电技术水平和综合实力跻身世界第一方阵。
安全是核电的生命线。 “华龙一号”在反应堆堆芯设计、能动和非能动安全技术等方面实现了重大突破,具有目前人类对核电最高级别的安全防护。
中国已在运行的百万千瓦级核电机组普遍使用的是从国外引进的157堆芯,而“华龙一号”打破了国际技术壁垒,独创性采用177堆芯布置。这一设计意味著把传统容纳的燃料组件数量增加至177组,在提高发电能力的同时又因降低了堆芯功率密度而提升了安全性。
“华龙一号”上了一项安全“双保险”——“能动+非能动系统”。核电站一旦发生事故,首先要停堆,再把反应堆的余热带走,以防止堆芯熔化。这一换热过程,通常需要把泵通电,然后持续向蒸汽发生器中注水,此为“能动”。如果在极端情况下,核电站断电了,这时“非能动”系统就派上用场了。“华龙一号”可以依靠重力、温差和压缩空气等自然力来驱动安全系统,通过蒸发、冷凝、对流、自然循环等自然过程来带走反应堆热量。两大系统的强强联合,使得“华龙一号”的安全性能既成熟稳定又具有有效应对极端突发情况的独特优势,可实际消除大规模放射性释放。
“华龙一号”还配备了世界上最坚固的盾牌——“双层安全壳”。安全壳外层起防护作用,能够抵挡猛烈如商用大飞机的撞击;内层起密封作用,保障放射性物质不外泄。双重保护之下,“华龙一号”堪称“稳如泰山”,可抵御17级台风,可应对9级地震。双层安全壳比上一代核电项目增大了一倍自由容积,这样也可以降低放射性物质的泄露概率。
此外,“华龙一号”核电站的设计寿命从40年延长到60年,大大提高了电厂可用率。核燃料装炉后可以连续发电,一年半不需要更换或者补充新的燃料,具有出色的稳定性。因不受燃料运输、环境气候等问题的影响,“华龙一号”的建成对于保障电力稳定性和安全性非常有效。
经过充分分析试验和工程验证,“华龙一号”在安全性上满足国际最高安全标准要求,同时在经济性上完全具备批量化建设能力,多项性能指标达到甚至超过了国际三代核电用户需求。作为中国先进核电品牌,“华龙一号”实现了中国先进核电自主设计、制造、建设、运行全产业链的重大技术突破,全面提升了中国核电的核心竞争力。
从“中国制造”到“中国创造”
上世纪50年代末,人类揭开了核电开发利用的能源新篇章,核电随即成为大国争先抢占的战略制高点。中国内地直至1991年才真正拥有了一座自行设计建造的30万千瓦级秦山核电站。或许难以想像,早期中国建造核电站所用的地板砖、水泥、钢筋、电话线都要从国外进口。与国外百万千瓦级技术相比,中国核电起步晚、基础薄,还有很长的路要走。“华龙一号”正是在这样的时代背景下开启了一段中国核电数十年磨一剑的自主创新奋斗路。
上世纪90年代,中核集团在完成了中国首座自主研发设计的60万千瓦级核电站——秦山二期核电工程后,著手开展自主百万千瓦级核电技术的研发工作。这座核电站原本计划于2011年底开工,但因彼时发生了举世震惊的日本福岛核事故,中国立刻制定了核电安全发展的四项决定,要求将开工但还未审批的核电项目必须按照国际最高安全标准来建。虽然旧计划被迫流产,但也加速了更优方案的诞生。
经过研建团队对设计方案的重新审视调整和建模验证,中核集团和中广核集团将各自的百万千瓦级技术进行融合,最终形成了中国自主知识产权、自主品牌的三代核电技术——“华龙一号”。
2014年,“华龙一号”相继迎来国内国际两项大考。8月,一场由国家能源局、国家核安全局牵头,43位院士专家共同参与的评审会为“华龙一号”的诞生给予了权威认可。专家组一致认为,“华龙一号”成熟性、安全性和经济性满足三代核电技术要求,建议尽快启动示范工程。12月,“华龙一号”通过了国际原子能机构IAEA反应堆通用设计审查,拿到了国际通行证。
核电站是世界上最复杂的能源系统。“华龙一号”建设涉及70多个专业领域,80多个构筑物,360多个系统,工程设计图纸20多万张。要实现技术的自主突围,每个系统每个部件每个细节都充满了创新挑战,对设计、采购、施工、调试乃至商务、核安全等各个环节都提出了更高要求。哪怕一根细微的电缆,都需要先经过 15 天模拟高温环境试验、再经过 15 天强碱性溶液浸泡试验,最后还要历经耐电压性能试验,确定安全后方可施工采用。
基于全面的创新研究并充分依托业已成熟的中国核电装备制造业体系和能力,“华龙一号”形成了完整的自主知识产权,实现了集成创新。“华龙一号”共取得716件国内专利、80件国外专利、百余件海外注册商标、125项软件著作权以及逾1,500篇核心科技创新报告,覆盖了设计技术、专用设计软件、燃料技术、运行维护技术等领域;共同完成了包括反应堆压力容器、蒸汽发生器、燃料转运装置、堆内构件等411项核心装备的国产化突破,其中包含百余项“三新”设备(新设计、新厂家、新技术),首堆设备国产化率达88%。
当一张张工程图纸变为现实,横空出世的“华龙一号”也为“中国制造”向“中国创造”实现了完美一跃。
推动共建核能人类命运共同体
习近平主席多次在国际场合称赞“华龙一号”是中国完全自主三代核电技术,要把它推向全世界。李克强总理在考察中核集团时说,“你们为我撑腰,我去国际舞台为你们扬名,要用最高标准、最优质量、最好性价比提升中国核电装备在国际市场的竞争力。”
“走出去”,是从核大国走向核强国的关键指标。2020年11月10日,中核集团宣布,“华龙一号”已形成一套完整、自主的型号标准体系,涵盖核电厂前期、设计、设备、建设、调试等全生命周期,可有力支撑“华龙一号”批量化建设和“走出去”。
巴基斯坦正是“华龙一号”“走出去”的第一站。 “华龙一号”海外示范工程包含巴基斯坦卡拉奇核电2号机组、3号机组。2号机组于2015年8月开工建设,2021年5月正式投入商业运行,并以全球三代核电海外建设的最短工期荣获能源国际合作最佳实践案例。3号机组于2016年5月开工,今年4月投入商业运行。
“华龙一号”海外示范工程是中巴两国巩固深化全天候战略合作伙伴关系的重要成果,是构建中国核工业国内国际双循环新发展格局的重大进展,也是中国推动共建核能人类命运共同体的生动写照。这一项目有力验证了中国自主三代核电技术的安全性和先进性,也让“华龙一号”走得更稳、走得更远。
今年2月1日,恰逢大年初一,“巨龙出海”再传喜讯——阿根廷核电公司与中核集团正式签署阿根廷阿图查3号核电站项目设计采购和施工合同。根据合同约定,中核集团将通过工程总承包方式,以“交钥匙”模式,为阿根廷建设一座“华龙一号”压水堆核电站。
从“借船出海”到“造船出海”,“华龙一号”已然成为中国核电“走出去”的“国家名片”。在加速海外落地的同时,“华龙一号”在中国国内也“多点开花”。截至目前,“华龙一号”已在福建漳州、海南昌江、广东太平岭等地实现批量化建设。
对中国而言,“华龙一号”将极大提升国内装备制造业及高新技术产业的发展,可有效释放国内高端装备产业产能,为推动中国装备制造产业升级,早日建成制造强国作出重要贡献。“华龙一号”研发团队联合东方电气、哈电集团等58家国有企业,联动140余家民营企业,带动上下游产业链5,000多家企业,实现中国高端制造业整体创新协同发展。每出口1台“华龙一号”,相当于出口30万辆汽车,直接带动装备出口超过120亿元人民币。在机组长达60年的运行过程中,可持续带动中国核燃料、核电站建设、运维、退役全产业链“走出去”,直接创造经济收益将超过1,000亿元人民币。
对“华龙一号”出口目的地国家来说,项目建设带动了当地经济社会和相关产业发展,持续造福当地人民。比如,巴基斯坦卡拉奇两台“华龙一号”机组可支撑起巴基斯坦近1/3的电力缺口;项目建设期间,巴基斯坦当地供货设备大幅增加,建设高峰期时为巴方直接提供了1万余个就业岗位,通过产业链为当地间接创造就业岗位超4万个。
从地球可持续发展角度来看,能源是经济社会发展的重要物质基础,也是碳排放的最主要来源。在保障能源安全的前提下,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系已是当今世界各国的普遍发展共识。“华龙一号”每台机组投运后每年发电近100亿度,能够满足当地100万人口的年度生产和生活用电需求,相当于每年减少标准煤消耗312万吨,减少二氧化碳排放816万吨,或是植树造林7,000多万棵。“华龙一号”不仅将帮助中国实现碳达峰、碳中和战略目标,也能为全球降碳减排、推动绿色能源革命提供优质的核能方案。
(作者系国家部委研究员,小标题为编者所拟,本文发表于《紫荆》杂志2022年5月号)