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核电安全更进一步 高温气冷堆示范工程进入燃料系统调试阶段

国际电力网  作者:李亮子  日期:2018-09-21
    日,中核集团组织了第二届媒体核知识培训班,与以往培训不同,此次培训地点选择了代表中国当前最先进的第四代核电技术的20万千瓦高温气冷堆示范项目的施工现场——山东荣成石岛湾。

设计精巧堪称一绝

伴着明媚的阳光,记者一行人来到了由中核能源科技有限公司(以下简称“中核能源”)负责总承包施工的高温气冷堆示范项目的施工现场。中核能源是中核集团与清华大学组建的一家拥有核心技术的工程公司,承担着高温气冷堆国家科技重大专项工程实施主体、高温气冷堆技术创新企业主体的重要职责,也是我们国家在战略高科技领域产学研结合的一个典型。

走过三道安保措施森严的大门,映入记者眼帘的是一个巨大的钢筋混凝土结构的建筑,与普通建筑截然不同,这里的建筑几乎看不到窗户。原来这座看起来特别厚重的建筑就是即将建成投运的20万千瓦高温气冷堆示范项目的主体厂房。通过观察外部的示意图,记者发现,该厂房分为反应堆厂房、电气厂房、核辅助厂房和乏燃料厂房等部分组成。

中核能源总工程师陈景告诉记者:“目前示范工程的土建施工已经完成,正在进行相关设备的最后安装和调试工作。”

高温气冷堆是第四代核电技术的代表,与其他核电技术相比,高温气冷堆的安全性更高。陈景介绍说:“高温气冷堆的燃料是全陶瓷包覆颗粒球型燃料,一个燃料球只有网球大小,最里面是二氧化铀颗粒,外面分为疏松热解碳层、内致密热解碳层、碳化硅层和外致密热解碳层四部分包裹,可以承受超过1600度的高温,具有极强的安全性。堆芯结构由石墨构成,采用石墨做慢化剂,采用氦气这种惰性气体对反应堆进行冷却,可以耐受更高的温度。”

此外,球形设计的燃料球可以让核燃料参与反应更充分。陈景介绍说,通过循环系统,每个反应堆每天卸下约6000个燃料球,系统会根据燃料球的各种指标进行分析,把其中约400个燃烧充分的通过系统传送到乏燃料厂房,对于还没有燃烧充分的燃料球再通过装卸系统把燃料球重新送进反应堆里。整个过程不需要停堆即可实现换料,极大提高了发电的经济性。

为了扩大散热,整个反应堆的设计都变得瘦长型,与常规压水堆相比,其长度几乎高出一倍。如此设计,也充分考虑到安全性的问题。尤其值得一提的是,高温气冷堆不仅有两套停堆系统,可以在发生事故的时候及时控制反应堆停堆,而且它还能实现自动停堆。即便发生极端事故工况的时候,不需要人工干预,仅靠其自然散热原理,就能实现堆芯降温,自动让反应堆冷却,从而避免堆芯熔化和放射性外泄。

智能控制省时省心

接下来记者跟随队伍来到了位于楼上的主控室,一面墙的透明窗前,记者看到工作人员正在观测电脑屏幕上的数据。主控室内,有两个LED屏幕,分别检测两个模块的数据。

主控台分前后两排,前排的电脑是操作台,分别监控不同的核岛相关数据,后排的电脑可以作为值长监控全盘。一个偌大的核电站,仅仅几个操作员就可以完成对电站的监控,其科技化、信息化程度令人叹为观止。

在两块大屏之间是各个设备参数设置,操作员抬头可见,一旦发现问题,可随时核对数据。如果涉及某个具体问题,操控员也可以通过电脑随时调用相应的数据。当电站发生不同问题时,系统也会视情况不同而发生预警,当发生重大事故时,不仅会红灯闪烁,还会发出报警响铃。

每个操作员的素质要求也非常高。在操作员上岗考核方面,有非常严格限制,经过多轮培训、考试、还需要经过严格的实习和考核才有机会正式上岗。

陈景介绍说,主控室相关设备都是国内厂商供货的。如果一旦发生事故,系统会首先自动做出应急处理,防止操控人员在极端紧张情况下做出错误的指挥。

尽管目前还在调试阶段,这里的安保措施依然非常严密,记者们是不能进入主控室的,只能在玻璃墙前参观,主控室门口也有安保人员把守,详细记录进出人员姓名和进出时间。

用途更广前景可期

在下午的座谈会上,中核集团的相关领导专家对高温气冷堆做了全面深入的讲解。中核能源党委书记、董事长张国华从自主创新角度给记者们讲述了高温气冷堆在自主创新、体制机制创新方面做出的努力。张国华表示,依托国家科技重大专项,我们国家已经取得了高温气冷堆示范工程建设、关键技术攻关、燃料元件制造、设备制造和试验验证、条件保障建设等诸多方面的重大成果,并且形成了以企业为主体、政产学研用相结合的创新体系。

高温气冷堆国家科技重大专项的总体目标就是以10兆瓦实验堆为基础,攻克工业放大和工程试验验证技术,建成20万千瓦级高温气冷堆示范工程,并且为后续60万千瓦商用电站建设和制氢等前沿研究打下坚实基础。

中核能源副总经理杨明德介绍说,高温气冷堆不仅可以用于发电,还可以用于工业热应用、海水淡化、区域灵活供热等。尤其是在制氢方面,高温气冷堆将发挥更重要的作用。据了解,当前工业制氢主要有电解、化学和热解几种方式,制氢规模有限,成本较高。中国工程院院士郑健超说,高温气冷堆是安全性很高的反应堆,它最具吸引力的应用前景是规模化制氢。

随着氢能利用的加强,未来对氢原料的需求市场前景广阔。尤其是新一代氢燃料电池的研发和应用,将更进一步推动氢能产业的发展。不仅在制氢领域,高温气冷堆可以发挥作用,在煤气化、稠油热采、乙醇提纯等多领域都有非常广泛的应用场景。

中核能源荣成核电项目部经理刘金红告诉记者,示范项目已经完成燃料装卸系统安装并开始试验,今年年底将完成两台核反应堆的全部安装工作,随着蒸汽发生器等设备的后续安装和调试,核电站将会在2019年底前后建成。届时,它将成为全球首座球床模块式高温气冷堆商用核电站示范工程。

我国的高温气冷堆技术已经处于世界领先地位。中国核工业人经过数十年时间的努力,已经成为自主创新的佼佼者。第四代核电技术的自主研发,充分体现了创新驱动发展战略给我们国家带来的翻天覆地的变化,中国正在从核大国向核强国迈进。

 

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