当前位置: 电力网 » 核电 » 正文

我们实地探访“华龙一号” 终于捋清了复杂的中国三代核电

日期:2019-08-05    来源:科工力量

国际电力网

2019
08/05
13:24

关键词: 核电 中国核电局面 中国核电技术

    与俄、法、韩等国家有所不同,我国的核电呈现“三巨头”竞争的局面,分别是:中核集团、中广核集团、国家电投。在这三家集团中,中核集团算是“老大哥”,“血统”纯正,历史沿革最久,科研实力基础雄厚。相比中核集团,中广核集团和国家电投的实力就相对较弱。

  (科工力量实地探访福建省福清市的中核集团三代核电“华龙一号”)
  中核集团“自断一臂”  放手728研究院
  中核集团的历史可以追溯到新中国成立之初,它的军工基因是非常明显的。1956年,中国建机械工业部,主管核工业的建设与发展,不久,第三机械工业部改名第二机械工业部。在1978年之前,“二机部”为我国“两弹一艇(原子弹、氢弹、核潜艇)”等重大工程做出了重大贡献。改革开放后,原来的“二机部”改名核工业部,核技术向民用调整,后来,核工业部改组为核工业总公司。中核集团就是沿着这条历史路线一步步走过来的。
  中广核集团的成立与改革开放之初“引进外资”密切相关。1982年,国务院采用法国核电技术建设大亚湾核电站,总投资高达40亿美元,为解决资金问题,中广核投资有限公司和香港核电投资公司合作,成立广东核电合营有限公司,并计划将电力大部分提供给香港,换取外汇。1994年,大亚湾运营前期,国务院决定将核电站产生的利润用作广东地区后续核电站建设,并组建成立中国广东核电集团(后来更名为中国广核核电集团)。
  国家电投的成立,实际上是中国电力投资有限公司和国家核电技术公司合并的结果。而国家核电技术公司算是原有核电版图的一个变数。在21世纪初,我国计划发展第三代核电技术,并提出“采用世界先进技术,统一技术路线”。到2003年下半年,中国成立国家核电自主化领导小组,全面启动三代核电技术招标。其后选中美国西屋公司设计的AP1000技术,并为此成立国家核电技术公司,负责AP1000的引进、消化、吸收、再创新工作。
  实际上,国家核电技术公司成立最重要的一环是将上海核工程研设计究院(也就是大名鼎鼎的728研究院)整体划入进新公司。要知道,在此之前,728研究院是中核集团旗下非常重要的核技术研究机构,在国际上都非常有名,将其划入国家核电技术公司,相当于要中核集团“自断一臂”,中核集团自己也不情愿。我们所熟知的秦山核电站,就有728研究院很大的功劳,实际上,现在秦山核电站的重要的维护工作,还是得靠728研究院,虽然它已经不在中核集团旗下。
  在当年引进美国的AP1000时,专家公认该项技术是最为先进的第三代核电技术,美国当时愿意将AP1000技术卖给我们,是因为美国已经很多年没有建设核电站,虽然它的技术理念先进,但是依然停留在图纸上,此时的中国需要先进的三代核技术,所以“一拍即合”,美国需要将技术变为现实核电站,中国恰好有三代核电的需求,所以美国将技术卖给中国,并且协助我国建立三代核电。
  “华龙一号”目前是为公众所熟悉的三代核电,但实际上,AP1000的引进是作为国家科技重大专项的,这才是三代核电的“领头羊”。
  (“华龙一号”按一定比例缩小的模型)
  中国三代核电技术哪家强
  核电是第几代,怎么区别呢?一个指标是发生大规模发射性泄露的指标,另一个就是熔堆的可能性(反应堆损坏,熔化),以此区别几代。安全性能增高,就提升一级,跟堆型(压水堆、重水堆)没关系。
  中国三代核技术“三巨头”都在发展,分别是前面所说的中核集团,中广核集团,国电投(国电投的三代核技术是由之前的国核技公司研究的AP1000过渡过来的)。不过,我们听到中国三代核电只和两个名词相关,“华龙一号”和“AP1000”。
  小结一下,“华龙一号”是中核集团和中广核集团三代核电的一个技术融合的结果。“AP1000”是国家核电技术公司引进消化的美国三代核电技术。
  (中核集团的“华龙一号”建设工地现场位于福建福清,是在建的三代核电站机组)
  (秦山核电站一号机组内部结构仅供参考)
  为什么中核集团和中广核集团的三代核电都叫“华龙一号”?这就要追溯两家公司的历史了。
  就如我们前面所说,中核集团是核电领域“血统纯正”的老大哥,从建国时期建立的第二机械工业部,专注于核军用,到改革开放之后转向核民用,中核集团与这条路线一脉相承。中广核集团是1994年成立的,专注于核电站建设。两者在上世纪90年代末都开始了三代核电技术的研究。
  因为中核集团和中广核集团相互独立,所以他们分别发展了自己的一套第三代核技术,但是核电的技术参数等方面的统一是非常重要的,相互竞争不但不利于中国核电的出口,而且使得国家利益受损。所以在2014年,由国家能源局相关部门出面,推动两家三代核电技术的融合,进行技术统一。而且为进一步促进融合三代核电,两家在后来同时出资成立华龙国际公司。
  不过,在和现场工程师交流的过程中,他们表示,中核集团和中广核集团所用的“华龙一号”技术还是有区别的,因为两家公司都把各自的技术融合进去,也保留了一些自己的东西。两家各自的“华龙一号”技术原理基本一样,更多的是在一些细节方面的区别,比如在安全措施方面。
  (科工力量团队实际探访“华龙一号”建设平台)
  以日本福岛核电站为例,其发生事故很重要的原因就是安全措施预备不足。福岛海啸发生后,核电站全场断电,反应堆里面的热量带不出去。核电站不是电一停,反应堆就“熄火”了,就像做了一锅饭,火停了,里面的热量还在,而且放射性物质更不一样,它本身会产生衰变,衰变过程中产生热量,此过程中需要冷却的水,进行循环,把热量带出去。因为断电,福岛核电站就丧失了整套系统,所以三代核电站吸取到的经验是“非能动(没电的时候,也能将反应堆热量带出来)”安全设计。
  在“非能动”方面,华龙一号在反应堆上面设置大水池,一旦断电时,可以通过阀门将水放下来,物理上冷水是往下走,热水往上走,它会形成一个自然循环,不断把热量带走,这就是三代里面采用的最新的技术。但这里面,中核集团与中广核集团的“华龙一号”还是存在区别,中核集团是“能动+非能动”,中广核集团主要是“非能动”,吸收了不少法国的经验,做了“加法”,添加了一些其他安全措施。相关业内人士表示,中核集团的“华龙一号”技术功底更深厚,因为中国核技术的研发力量主要还是集中在中核集团。而且之前大家都说中国的核电技术是万国牌,有美国的、法国的、俄罗斯的、加拿大的,实际上“万国牌”成为了中国核电的财富了,将各个国家的技术都搞懂了,我们实际上融会贯通,把好的东西都吸收过来了。
  在中核与广核两家都在发展自己的东西时,国家希望两家的三代核电技术联合,不要各搞各的,在国际上项目竞争,都是中央企业,要形成合力。技术融合后,现在可以看做“一个华龙”,根据用户需求,进行组合搭配,各种模式都放在这,用户需要我就给你提供,就跟汽车配置一样,一种车型,有好几种配置,需要什么我就给你配什么。
  “华龙一号”是基于之前引进的法国M310技术上进行的改进的型号,所以整体的设计制造时间周期比AP1000更短,但是真正从技术的角度来讲,AP1000的技术更为先进,而“华龙一号”更像是中核集团和中广核集团推出的面向市场的公司“产品”,它并不是中国重大科技专项成果。由于AP1000是一种先进的设计理念,很多技术之前还没有得到实际的验证,所以国家核电技术的消化吸收在时间上出现延期。这就给了“华龙一号”率先出场的机会。
  2003年初,随着中国经济重上快车道,能源短缺成为大问题,中央高层决定重启核电建设。考虑到此前国内核电建设中存在多头引进,技术路线、技术标准不统一,自主化、国产化进展迟缓,与国外先进水平的差距逐渐拉大等问题,决策层确定了未来核电建设“采用先进技术、统一技术路线、推进核电发展”的方针。经过投标审核,专家认为美国西屋公司的AP1000是最为先进的三代核电技术。
  一种核电技术能够使用,要经过很严格的评审制度,AP1000也获得了相关监管机构的认可,但是对于“首堆”,其过程中有很多东西需要摸索固化。中国在前三十年,在核电的建设和研究一直没有间断过,“华龙一号”是在此基础上研制的。但美国的西屋公司,虽然三代核电技术先进,但在美国国内没有建立可验证技术的示范项目。因为美国在之前已经多年没有核电项目,所以愿意将AP1000技术卖给中国。
  (上海核工程研究设计院的前身是“728”研究院)
  但是引进美国的技术,达到自主控制还是很难,这就相当于外国人做个电视机,我们再买回来,拆解后,学习怎么制造。核电站建设是一个系统非常复杂的过程,哪个地方做得不对,就难以通过审核。消化吸收后,设备制造的技术参数达不到,也不行。所以AP1000技术的消化吸收是一个较为艰辛的过程。
  目前已知的是华龙一号具有“能动+非能动”、双层安全壳(可以防止大飞机的撞击)等设计特点。AP1000以非能动为主打亮点,采用美国西屋公司技术,有先进的灰棒控制系统,可机械补偿反应性,减少废硼水产生,其整体特点是在设计上“做减法”。
  (AP1000的设计模型介绍展示平台)
  有一种观点认为:系统设计越复杂,能够出故障的位点就越多,操作人员可能失误的情况也越多,简单有时和安全稳定存在正相关关系。AP1000更加简洁,就是基于这样的思路进行设计。
  但还有另一种观点认为,基于不同的设计理念,目前存在不同偏好的三代核电站。核电二代、三代是通过安全性来区分,目前的三代核电在安全性上都高于二代核电。至于三代核电之间的优劣,目前没有统一说法。
  核电“三巨头”合并难以实现
  国内的三代核电技术的竞争,实际上也反映了核电“三巨头”之间的利益竞争,其实在早些年,有些业内专家建议将中国核电合并为一家公司,但是不具有实际可操作性,影响面较大。不过,可以从国际上核电技术较强的国家,吸取核电管理运营经验。
  像俄罗斯、法国和韩国,他们的核电都属于垄断经营,以俄罗斯为例,它的核电经营最大特点在于,两大竞争者归属于同一集团,独立作业却共享方案。不同于国外,国内核电企业围绕着核电技术路线展开竞争,在三代核电发展上尤为如此,几乎成为“三足鼎立”的局面,虽然在相关部门的推动融合下,局面有所好转。
  对于俄罗斯,它的三代核电主力堆型AES-2006与“华龙一号”情况有点类似,属于一种堆型,两种方案,仅仅在安全系统设计方面各有特色。但是俄罗斯模式与华龙一号最大的不同在于,俄罗斯的莫斯科设计院与圣彼得堡设计院同属于俄罗斯核工业集团。作为一家集团,可以在总部的协调下,方案和技术共享,甚至参与对方设计的核电站建设。在招标方面,俄罗斯核工业集团先根据要建的核电项目进行内部招标,招标结束后把两个设计院的方案互换,并告诉失败的一方,为什么不采用它的方案,和赢标相比,他输在什么地方,然后在项目建设上让失败的一方派出部分设计人员参与。这既保证了赢标的“吃肉”,而输标的也可以“喝汤”。
  在技术上融合“万国牌”的同时,各国核电发展模式中的成功之处,或许也值得中国进一步借鉴和吸收。
 
国际能源网微信公众号二维码

扫码关注
国际能源网
扫码关注
光伏头条
扫码关注
储能头条
扫码关注
风电头条

客服电话400-8256-198
新闻举报
返回首页
返回顶部

国际能源网站群

国际能源网 国际燃气网 国际新能源网 国际风力发电网 国际太阳能光伏网 国际新能源汽车网 国际节能环保网 国际电力网 国际煤炭网 国际石油网