科普园地

【能源科普】“华龙一号”:用“安全保障”打造一张中国“核”名片

录入:平顶山市科技局  www.pdsti.cn   2017-09-13 10:43:43   人气:

来源: 中国青年报

  8月底的广西防城港市,台风帕卡扫过这座城市,暴雨如注。

  在北部湾畔,远远望去,一群建筑人员正围着一个巨大的熔炉,冒雨施工。
  这是我国第三代自主创新核电技术华龙一号示范工程,也是中广核在防城港的核电二期工程。
  华龙一号是由中广核和中核集团在30多年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上,充分借鉴国际三代核电技术先进理念,采用国际最高安全标准合作研发设计的三代核电技术。
  20148月,华龙一号技术方案通过国家能源局、国家核安全局组织的专家评审。随后,华龙一号示范工程先后在我国福建福清、广西防城港选址落地。今年6月,位于福清的中核集团华龙一号五号机组已安装穹顶。再过不到10个月,中广核防城港二期工程三号机组,也计划迎来盖帽仪式。
  作为我国自主创新研发的新型核电技术,防城港华龙一号项目在去年已经成为英国布拉德韦尔B核电项目的参考电站,正计划带动一大批中国制造走向海外。
  华龙一号身穿金钟罩铁布衫
  华龙一号示范工程像个出生不久的婴孩,每天都有新变化。
  201512月,防城港核电华龙一号三号机组正式开始了FCD(第一次核岛混凝土浇灌,以此节点,标志着核电项目正式开工)。
  这个过程,是在核岛反应堆厂房的基坑中,把混凝土浇灌到从地下15米处建造到地平面上的预应力钢筋混凝土结构中,使华龙一号在强健的筋骨中,长出肌肉20个月过去了,随着不断向上搭建施工的钢衬里和钢筋混凝土,华龙一号核岛反应堆的建设,已从地下长到地上24米。抬头望去,高度逼近一幢七层高的住宅楼。
  核岛和常规岛是核电站的重要组成部分,核电生产过程中的主要厂房和设备大部分被安装在这两个里。防城港核电三号机组的华龙一号项目核岛的外围,是3处正在施工的核安全厂房;核岛内部,正中间的核反应堆芯及其关联结构搭建也同步进行。这里是华龙一号心脏核反应堆里铀原子在中子的撞击下裂变产生热量转换成蒸汽,传输到常规岛厂房,推动汽轮机转动做功,最终产生电能供应。
  三号机组的不远处,是在建的四号机组,同样也采用华龙一号技术。这两个机组同为防城港二期工程,预计在2022年具备商业运营条件,待到未来商用后,眼前这个小家伙的功力可不小,整个二期工程建成后具备年上网165亿千瓦时的发电能力,能为防城港市提高20%的发电量。同时,能减少标煤消耗530万吨、减排二氧化碳约1300万吨、减排二氧化硫和氮氧化物约21万吨,环保效益相当于4万公顷森林。
  为了按计划完成施工目标,防城港华龙一号核岛土建施工方中建二局的员工正在紧张的施工中。
  华龙一号凭借什么拥有强大的发电威力?在核电人看来,这要归功于它的心脏华龙一号的心脏是由17712英尺燃料组件形成,与之前源自法国M310技术的157个组件相比,数量有所增多。这是我们自主创新的一个亮点。中广核文化宣传中心主任助理袁昌红告诉记者,华龙一号堆芯的堆功率提高了8.8%
  2011年日本福岛核事故之后,华龙一号在研发设计之时,特别吸取了日本福岛核事故的教训。华龙一号采用单堆布置、双层安全壳、177组燃料组件,安全系统采用了能动与非能动结合的理念,安全水平与国际主流三代核电技术相当。比如华龙一号采用的能动与非能动技术结合,意味着一旦发生事故,可连续提供72小时冷却,确保核反应堆进入安全停堆状态。
  除了在核电技术的设计上持续提升安全水平,华龙一号对厂址的选择也很严谨。我们在核电项目建设最初的选址上就会避开地震带。袁昌红说,在选址上,所有核岛的建设都要在完整的岩石层面上进行挖掘建造,不会选择在地震带上建项目。
  进入华龙一号心脏之前,要穿过一层4.5米厚度的墙壁,这用十几步就通过的路径,被核电人认为是华龙一号引以为傲的双层安全壳,其功能就像是给华龙一号反应堆厂房盖上金钟罩外,再在外层穿了一件铁布衫。
  这也是华龙一号重要的技术亮点。中建二局广西防城港核电项目经理李光远告诉记者,这个直径45米的双层安全壳需要施工队用两三年的时间建造,是华龙一号土建环节中最耗时耗量的一个环节。
  双层安全壳的内壳是1.2米厚度的钢筋混凝土镶嵌6毫米厚的钢板内衬,外壳是1.5米厚度的钢筋混凝土结构,内外壳之间间隔1.8米,运营时处于负压状态。外壳可抵御外来飞行物甚至大型飞机的撞击。一旦发生撞击,不会导致双层安全壳被撞毁,不会导致核物质泄漏。李光远进一步介绍。
  人工问诊专业体检确保生产安全
  福岛核电站是上世纪的技术,在设计和建造上,肯定不能与现在的核电技术同日而语。在李光远看来,日本福岛核事故给社会民众造成的恐慌,华龙一号施工方希望用建造上的严谨一点点消除。
  如在双层安全壳内壳上镶嵌6毫米钢板的缝隙焊接上,就有着极高且苛刻的技术要求。这圈钢板所起到的作用是一旦发生小的核事故,确保所有扩散物质不会扩散到外界。
  把一块块钢板衔接成45米直径的圆圈,意味着要把2200吨的钢板焊在一起。有的核电人把这个过程形容为缝衣服,担任焊接的核级焊工是裁缝,把这些(钢板)材料拼接在一起。
  但核电钢板的焊接显然比衣服的制作要求更加严丝合缝。
  首先是对人员资质的要求。这些核级焊工必须经过严格的培训、理论学习和考试,才能取得国家核安全局颁发的资质证书。一般要半年以上才能完成,技术和经验比较好的,也需要用上四五个月。李光远告诉记者,即便拿到了驾照,也要经过一段时间的练习,才能正式上岗。这和其他建筑工地的施工大不相同
  其次,是施工过程中的人工检查专业体检
  在焊接过程中,除了具体负责焊接的核级焊工,周围还配备专业的检测人员,在完成的每一处焊缝中进行人工无损检测。
  这只是第一关,被焊过的钢板还要被送到金属实验室,去拍X光片做进一步检测。李光远说的金属实验室是一间建造在核电厂施工现场的厂房,每天,被焊接完的钢板都要被拿到金属实验室进行X光拍照检测。
  就像去医院进行外科检查和内科检查一样。李光远说,仅靠人工肉眼判断不够,一定要用专业的机器去分析焊缝中是否存在气孔、杂质……有时候不合格处仅有针尖似的小黑点那么大,这也十分考验检测者的眼力和专业。无论是核级焊工、无损检测人员还是金属实验室的检测人员,他们全部都要取得相关证书
  最后,这些焊缝即便通过X光片检测没问题,还要检测其在高温和低温环境里的耐受程度。
  不仅是焊接的质量有要求,在施工过程中,包括钢筋混泥土、预应力系统,每道工艺都有严格的标准和程序。李光远告诉记者,从钢材的制定、原材料进场,再到轧钢、出钢板等节点,所有的流程都严格按照要求来做。一张钢板从制定、生产、焊接再到最后完成检测,需要大半年的时间
  中广核防城港核电二期华龙一号工程位于广西,夏季炎热多雨,给施工带来了很大的挑战。李光远坦言,建设华龙一号的过程中,有两个方面的挑战,一个是时间,另一个就是天气。
  去年施工方进场后,当地的天气一直都处于台风季,有效的施工期比较少。六七月的时候,防城港差不多有一个月的时间都处于雨季,再加上当地的高温天气,给施工造成了很大的难度。
  中建二局核级焊工班班长杨运兵已经有20年的焊工经验,华龙一号建造中最让他印象深刻的,就是夏天高温时,施工现场的钢板表面温度近乎100多度,但每天劳动强度大,喝下去的是水,但没有汗出来。
  核电的建设是一个周期长、投入高的建设,怎样吸引人才、储备人才、管理人才,同样是施工方面临的主要问题。
  李光远表示,在钢结构专业技术人员上,中建二局采取了钢结构专业化技术人员梯队和钢结构专业技术人员分类培养模式,有效地保证了钢衬里、不锈钢工程的顺利施工。同时正通过校园招聘、社会招聘等渠道吸纳人才,并对招聘的人才进行系统的培训,为后续华龙一号的项目承接储备人才。
  核级焊工的培养目标是到今年年底数量达到250人。据介绍,项目组织成立了焊工培训学院,以防城港核电项目为平台培养一批具有优秀焊接能力的焊工,并与中建二局安装公司廊坊基地合作培养核级焊工,有效保证防城港核电二期双核岛钢衬里及不锈钢工程的顺利建设。
  携手中国制造造船出海
  临海而建的华龙一号,正在逐步驶向海外。
  据媒体报道,2015年,中核集团华龙一号项目开始建立以阿根廷、巴基斯坦和阿尔及利亚为中心的海外开发体系,志在非洲、拉美、亚洲核电市场;中广核的华龙一号已经在去年作为英国布拉德韦尔BBRB)核电项目的参考电站。两家华龙一号在技术上之前略有差异,但目前已完成融合。
  我们很早就关注和参与欧洲的核电项目,在英国核电项目的国际招标过程中,有英国本地、法国、美国和俄罗斯等国共同参与投标。在袁昌红看来,这是一个漫长的过程,想在核电技术方面获得英国方面的完全认可,无法一步到位。
  他回忆起中广核就英国3个核电项目进行谈判的过程。第一个欣克利角CHPC)项目中广核占有33.5%的股份,法国电力集团占有66.5%的股份,我们和法国是联合投资建设。第二个塞兹韦尔CSZC)项目,中广核占前期项目开发公司20%的股份,法国电力集团占80%的股份。而到了第三个项目——英国布拉德韦尔BBRB)项目,凭借华龙一号的技术优势,中广核拿到了66.5%的股份,并直接掌握制造权。
  中广核把这个过程比喻成从拼船出海造船出海
  英国能够考虑我们的华龙一号,因为我们的技术优势、建设优势和人才优势。袁昌红说,华龙一号从设计、建设、制造和运营都已经在国内自主掌控。我们的设备国产化率超过85%”
  还有成本优势,我们的设备国产化率高,和其他国家的核电技术相比,有比较明显的竞争优势。
  根据英国核安全监管规定,采用在英国没有使用过的技术新建核电厂,在项目建造前要进行通用设计审查(GDA)。GDA审查由英国核能监管办公室与环境署联合负责。
  今年110日,英国政府发布声明,正式受理华龙一号通用设计审查(GDA)申请。119日,英国核能监管办公室和英国环境署正式宣布华龙一号进入GDA第一阶段,标志着华龙一号”GDA正式启动。
  英国GDA审查可谓全球最严,周期长、难度大、投入大。袁昌红表示,目前,全世界有5种堆型申请了英国通用设计审查,法国的EPR技术耗时66个月通过。美国的AP1000技术在通过美国监管当局审查的情况下,仍然被提出几十项改进意见,耗时约10年,终于在2017330日获得通过。
  “GDA审查上碰到的最大困难,是当地的法规和标准与我国不同,也和许多国家不同,(英国)对于环保、劳动等各方面要求都比较严格。而在国际化人才方面,当地的文化习俗对企业向海外输出技术也是不小的挑战。中广核工程有限公司防城港项目部副总经理张扬表示,这是中广核第一次这么大规模、完全市场化方式走出去,在核电出海上投资巨大,企业在项目管理上进一步加强。
  华龙一号”GDA审查计划分为4个阶段,工期大约60个月。其中,第一阶段为准备阶段,计划用10个月时间完成准备,并完成初步安全报告的编制。中广核计划在今年11月中旬前,正式向英国当局提交初步安全报告,完成GDA第一阶段全部审查工作。
  在袁昌红看来,核电项目是系统性工程,核电出海带来的影响也是综合性、多方位的。这不是一个人出海,而是带动更多企业走出去,携手出海一带一路倡议作贡献。
  袁昌红表示,核电出海不仅是财务投资,更是向世界推介中国技术、中国装备、中国服务和中国经验,“‘华龙一号建造过程中参与企业众多,其中包括中国建筑、中船重工、中国一重、国机集团等众多央企。
  728日,广西防城港核电基地召开了华龙一号项目高层峰会。中广核、中国建筑、中船重工、中国一重等10家企业负责人签署了联合宣言,共同推动华龙一号实现全范围设计能力掌控、设备和材料国产化能力提升以及先进制造和建造技术实施,并将华龙一号示范项目防城港核电二期建设成标杆项目,为华龙一号项目批量化建设及走出去创造条件。
  出口一座华龙一号核电站的效益,相当于出口200架中型飞机,将有效带动我国5400多家设计、设备制造、建安等高端装备制造企业和高新技术企业共同走出去,助力中国迈入制造强国行列。这对带动我国装备制造业走出去,提升中国制造中国智造的影响力都是极为重要的。袁昌红认为,一个核电项目从建设到退役,持续近百年,核电出海也将为目标国带来巨大的经济效益和社会效益。
 


版权所有:中国 河南平顶山科技局 | 技术支持:创明网络
豫ICP备12017630号 E-mail: Webmasters@pdskjj.gov.cn
Copyright 2014-2022 KE JI JU ping ding shan Henan China All Right Reserved