薪火相传,时光能见。今年是中国能建集团成立十周年。
拾光能建·突破系列报道,以新媒体形式展示企业组建成立以来勇攀科技珠峰,在传统能源、新能源、交通等领域建设的多项具有突破性、创新性意义的工程项目,三次获得国家科学技术奖特等奖,为我国能源电力工业发展和经济建设作出重大贡献,全面展现“能建智慧”“能建方案”“能建力量”。
今天介绍全球第一台由中国自主研发的三代核电“华龙一号”核电机组。
东海之滨,福建福清核电基地内,六座穹顶建筑一字排开,与蓝天碧海遥相呼应。矗立其间的中国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——福建福清5号机组,历时近69个月的建设后,于2021年1月30日投入商运。福建福清5号机组工程常规岛及BOP设计工作由中国能建华东院承担,安徽电建二公司参建。
作为中国核电“走出去”的国家名片,“华龙一号”采用了“能动和非能动相结合”的安全设计理念,其安全指标和技术性能达到了国际三代核电技术的先进水平,具有完整自主知识产权。
“华龙一号”所取得的新突破,是我国核电技术实现由二代向三代历史性跨越的标志性工程,更是我国在战略高技术领域取得新跨越的代表性工程。
华东院主要承担了福清核电5、6号机组常规岛及其相关BOP设计,包括汽轮发电机厂房、500千伏和220千伏升压站、主变压器、高压厂用变压器、辅助变压器等子项在内的所有系统、设备及构筑物设计任务,实现了将核岛输出的热能转换成电能,并将电能安全输出等功能。
创新·突破的开始
“华龙一号”采用全新核电技术,常规岛作为其重要组成部分,在建造过程中涉及大量新设计,新工艺,新设备,需要“摸着石头过河”,这背后是华东院核电常规岛设计团队几十年如一日的长期积累和不断创新。
“30万千瓦、60万千瓦、100万千瓦……从‘国之荣光’的秦山一期核电工程,到‘国家名片’华龙一号,华东院自上世纪70年代初就开始参与祖国核电站的建设。”从最初设计到确定堆型,“华龙一号”经历了20年的成长历程,华东院副总工程师李儒鹏作为常规岛设计负责人,全程参与。
“国际社会对三代核电提出了更高的技术要求,华东院针对“华龙一号”常规岛主动进行适应于三代核电技术的科技创新、攻关。”华东院福清核电站5、6号机组设总黄家运说。在建设过程中,常规岛部分产生了三十多个新课题。
据华东院专业主设人介绍,“华龙一号”常规岛主厂房标高降低了8.5米,经济性更优,布置更合理,设备启动速度更快,运行周转更灵活,发电效率更高。
“项目首次应用了自主总结提炼的逻辑模块,通过多种工艺对象形成6套逻辑模块,相当于建立了一个标准模块库,提升了图纸准确率和设计效率,为常规岛控制系统顺利实施夯实基础。”热控主设人钱非认为,华东院的核电逻辑图设计实现了质的飞跃。
首堆·初心的坚守
作为“华龙一号”全球首堆,工程建设对进度把控和质量要求都非常高。华东院设计团队坦言,遇到过很多困难,经历过很多挑战。但他们没有动摇,突破一个个技术瓶颈,不断优化改进设计,坚守对自主创新核电技术的初心。
“全新的堆机匹配,需要反复迭代运算,从而最终确定主机方案,确保首堆的安全性和经济性。”黄家运说。华东院设计团队针对“华龙一号”常规岛主动进行适应于三代核电技术的科技创新和攻关。
“比如,对常规岛主蒸汽管道进行地震应力分析,对汽轮发电机厂房进行防倒塌设计,进一步提高机组安全性。同时,我们还创新采用汽轮发动机厂房半地下式布置方案,大大提高了机组运行以后的经济性。”黄家运接着说。
“设备采用1828毫米末级半转速叶片;低压缸焊接转子,可靠性更高;对传热管和相关结构的改进,一定程度上避免了凝汽器冷却管碰磨出现??”,热机专业主设兰花补充道,各种主设备选型的优化,使“华龙一号”的经济性、安全性显著增强。
“华龙一号”每台机组装机容量116.1万千瓦,每年发电近100亿千瓦时,能够满足中等发达国家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,植树造林7000多万棵。
“华龙一号”首堆投入商运,为之后的批量化建设和走向世界奠定了坚实基础,对优化我国能源结构、推动绿色低碳发展,助力实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。