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$ B/ t. M4 S$ O) O {% X9 M( q" u+ _每天一篇全球人文与地理
! B! Y5 _- n4 y1 d$ a) D( i微信公众号:地球知识局# U. \4 y" v2 q
NO.2431- 中国三代核电
% j+ ^( V9 p* D) l8 D作者:杔格$ \# t/ T' h! _' w1 f
校稿:辜汉膺 / 编辑:汑洛, Q3 v7 t% U1 p4 S! H! M/ i3 w1 G
【致谢】本文内容得到了 " 中国核工业集团有限公司 "、" 国资小新 " 以及 " 中核集团宣传文化中心 " 的大力支持,特此感谢。
7 i* G2 L( H3 H c近期,有一部热播硬核电视剧引发全网关注。与其他硬核电视剧不同的是,这部电视剧真的硬 " 核 ",含 " 核 " 量高达 100%。这就是《许你万家灯火》——首部全景反映我国核电工业发展历程的电视剧。4 \1 Z5 U* F1 @- L6 c7 j8 U7 l
《许你万家灯火》极具年代感,这是因为取景地之一是中国核动力的发源地——九〇九基地。
0 L+ T9 V. P/ j: m中国第一代核潜艇研发实验基地, H. D, O9 E1 I7 P) C
也是中国核动力研究设计院的前身& x' g% |, u Y) F- Q, J8 P9 U ~& l! `
(四川乐山,图:中核集团 - 核动力院)▼( l( y& H; }) a# u3 b3 {
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剧组在基地里面内置景,1:1 复刻了主要场景十余个,包括第一座陆上模式堆主控室、核电大院、核电办公楼、核电家属楼、零号点、医院、图书馆、大礼堂等,高度还原了老一辈核工业人的研发和生活环境。9 f- x( u* A, |/ i" J# G0 ^
而《许你万家灯火》的创作题材,便是中国完全自主知识产权的三代核电技术—— " 华龙一号 "。
% l/ N1 o: U3 V- F% N2 ~1 E从核潜艇研发起步的中国核工业2 d! v G5 d6 r3 W, k9 G
如何实现拥有世界一流核电站的梦想?( P7 N8 q/ p( x: b( J, U+ n D
(横屏,图:中核集团 - 福清核电)▼& b, B" g0 T+ B" b4 X, Z0 U/ h9 L
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今年,3 月 25 日正是 " 华龙一号 " 示范工程已经全面建成投运整整一周年的日子。
# u. X$ i% M, F: Z( X这个示范工程便位于福建福清核电站▼% D) i: K F( \
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3 a3 i7 k& E2 i% f- ~. d9 T" }温馨提示:我局有个能源讨论群,能源相关的研究者和爱好者们别错过文末的加群方式哦!
. U+ u* f, W2 C7 `& c9 g开端
6 W7 C4 V a! K上世纪 90 年代,中国二代核电技术逐渐定型并取得了骄人战绩。在此基础上,中国核工业人萌发了自主研发百万千瓦级核电技术的念头。
0 X6 G! t& k7 w秦山二期核电站9 q9 p, {6 Z) o2 |& X4 Y2 k
(图:中核集团 - 中核工程)▼
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F1 m2 g' c) h$ p1996 年,一个静谧的午后,在核动力院老基地一栋办公楼里,一阵阵激烈的争论声充斥着整个楼道。, P8 L5 D% g. Y" ~4 a; K# e
原来,十几个技术人员正聚集在一间办公室里,讨论着中国自主百万千瓦级核电站方案的主参数。
* ]7 i5 o9 C4 j4 B# \, v8 J或许那时,他们谁也没有预料到
, n6 Y2 m2 ]/ Z$ W F这就是" 华龙一号 " 孕育的起点
& s* [- _: Y3 q+ { M( x8 j(横屏,图:中核集团 - 核动力院)▼' ?5 d+ S2 P1 A
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3 ]+ t* |! V$ L6 ]9 |9 n' D从那一年开始,核动力院在 CNP600"121 堆芯 " 和 M310 二代 + 核电技术 "157 堆芯 " 的基础上,自主创新地提出 "177 堆芯 " 的概念,功率确定为 100 万千瓦,机型确定为 CNP1000,随后开展了论证、设计,完成了一系列关键性验证性试验。$ Y; @, V0 Z/ d
2005 年 10 月,原国家环保总局核安全中心对《CNP1000 核电厂初步安全分析报告》进行了预审评。审评认为:CNP1000 设计比国内同类核电技术在安全方面的设计更加全面和周到,将 CNP1000 核电技术定位于 " 二代改进型 " 核电技术是准确和符合实际的,经局部设计改进后具备上工程的条件。
2 j% u* Q$ x. e1 l8 kCNP1000 核电站概念图. E& p: V8 ]" y; x- ?1 K
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) m, p: W9 \& Z8 k3 |( l8 [直至 2007 年 4 月,中核集团将 CNP1000 更名为CP1000,在前期研发工作的基础上,开展了一系列工作。
" V. k! O7 s' v- h! B' Y2010 年 4 月,CP1000 通过中国核能行业协会组织的国内专家审查,获得业界认可,完全具备上工程的所有条件。2011 年,国家核安全局已经受理以福清核电 5、6 号为项目背景 CP1000 安全审评工作,第一次初步安全分析报告对话会在同年 2 月 28 日、3 月 1 日两天召开。此时,福清现场负挖已经启动,预计当年年底实现福清 5 号机组浇灌第一罐混凝土。
! p% _0 j+ o7 w5 q! E# f) b; n3 Z2011 年,福清现场负挖: a5 P7 M7 K* h- p3 [" R
如果没有另一个意外
" v. \( d) b2 N我们见到的不一定是今天的 " 华龙一号 " 了
2 S$ F6 T0 n4 f- S- M( |$ a(图:中核集团 - 福清核电)▼; v. |' M; P$ H- W; r. f7 ?
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一切都在按部就班进行,我国自主百万千瓦级核电即将落地成为现实。2011 年 3 月 11 日,东日本发生的里氏 9.0 级巨大地震引发的海啸,彻底改变了这一切。当时世界上最大的在役核电站——福岛核电站,发生事故。% P9 |( ~5 z+ x+ u* g* z
当年的事故,其影响持续至今
& c+ ^" R# Q5 v(图:Google Maps)▼0 k L" d2 u) J; w( G
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: b) g8 t0 |* Q4 }6 \: b8 A) D在此背景下,国家提出今后国内新建核电站必须以世界最高安全标准来审查,并满足三代核电技术要求。
. Z& `( E% |3 s7 i中核集团中国核电工程有限公司作为 " 华龙一号 "研发设计牵头单位,携手核动力院等 17 家科研院所、高校,58 家国有企业,140 余家民营企业,带动上下游产业链 5300 多家企业,全力冲击我国自主三代核电技术。 |5 g: ~7 A' Q% d- \$ D+ _
2012 年 3 月的核安全峰会上,中国宣布 "在确保安全的基础上高效发展核电" 的核电发展战略。
- b' c: P( }$ U# a4 F; {! x攻关
- ^, s5 {! V. e' m" A9 ?4 g为应对世界核电发展数十年未有之大变局,中核集团启动核电技术重点科技专项攻关,在 CP1000 工程设计的基础上,消化吸收引进三代核电技术,充分考虑日本福岛核事故后的经验反馈,依据国家最新核安全法规要求,研发具有我国自主知识产权的三代核电技术——ACP1000。, Y( M5 S( B; a$ k) X" z
ACP1000 肩负着带动核电相关领域关键技术提升、实现工程化应用、真正树立我国自主核电品牌、实现核电 " 走出去 " 目标的使命,被视为中国占领核电技术制高点的重要标志性工程。
, O. I6 n5 E4 x: v+ D6 c2013 年 4 月,在国家能源局和国家核安全局的指导下,为步调一致开拓国际核电市场,包括中核集团 ACP1000 在内的国内百万千瓦级相关技术进行融合,形成我国自主知识产权、自主品牌的三代核电技术 HPR1000 ——" 华龙一号 "。% T5 r% G: F, J, E$ G/ i
经历了诸多 " 从无到有 " 的突破1 v5 t7 b5 T" \. ^( f Z. z
" 华龙一号 " 横空出世的这一刻
& p- s3 ~5 e+ G3 l2 M其实是过去 30 余年积累的集大成* f' M/ j: @* N1 l
(图:中核集团)▼4 o! ~/ |) m" O$ v
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2014 年 8 月 22 日,国家能源局和国家核安全局联合专家评审通过了 " 华龙一号 " 总体技术方案。而这只是走出了 " 华龙一号 " 的 " 万里长征第一步 ",想要工程实现落地,还要历经项目施工各节点的诸多磨炼。
5 f9 w( l" ~3 ]" v( o2015 年 5 月 7 日,是一个特别的日子,中国自主三代核电技术 " 华龙一号 " 首堆示范工程——中核集团福清核电站 5 号机组正式开工建设。当年 12 月,6 号机组也正式开工建设。
( o K% H9 e& f福清核电 5 号机组核岛浇筑第一罐混凝土7 X; n7 I% K0 {6 }# I/ v, H
历史性时刻(图:中核集团 - 福清核电)▼
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3 N: {- O, J7 g, ]* Q2017 年 5 月 26 日," 华龙一号 " 全球首堆示范工程福清核电 5 号机组提前 15 天实现穹顶吊装,打破全球首堆必拖的 " 魔咒 "。2018 年 3 月 21 日,6 号机组提前 10 天实现穹顶吊装,两台机组均已全面进入设备安装阶段。8 h+ V! ^: ~; o i* Z) k
6 号机组反应堆厂房穹顶吊装8 K: s/ J6 \4 H8 o
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G' ^; Z1 u: y, k9 F2017 年 11 月 6 日," 华龙一号 " 核电项目首台发电机通过了 " 型式试验 ",全部指标达到和优于设计要求,标志着我国 " 华龙一号 " 首台发电机自主研制成功。
, b1 ?5 J+ Y! X8 J) v I2018 年 1 月 28 日," 华龙一号 " 全球首堆、中核集团福清核电 5 号机组反应堆压力容器顺利吊装入堆。7 F% ^* s, \* i
5RX 压力容器开始吊装' ]8 S3 n) |* }0 s! D3 q1 j
(图:中核集团 - 中核工程)▼
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创新$ v) f/ [; Z/ q1 \+ {2 i) {: i
在多方面共同协作推进下," 华龙一号 " 迎来一个具有节点性的时间。2020 年 11 月 27 日 0 时 41 分," 华龙一号 " 全球首堆——中核集团福清核电 5 号机组首次并网成功。
5 s, v% J# B2 f& x4 Y8 l这标志着中国打破了国外核电技术垄断,正式进入核电技术先进国家行列。那么," 华龙一号 " 具体有多先进呢?+ g; E1 c) K# H, s5 v( C
堆内构件
3 M8 N) b6 k$ Y(图:中核集团 - 中核工程)▼" W$ O2 E6 H& v9 h5 E
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* c& p) K# y, _- z" b- z8 Y不同于其他核电," 华龙一号 " 独创性地采用 177 堆芯设计,既提高了堆芯额定功率和发电功率,又降低了燃料的线功率密度,提高了安全性。
/ \. u" Y6 t9 t1 \2 W8 ]8 X科幻感十足的 177 堆芯 S( U+ c" [6 x2 A% ~ O4 r+ S) H4 A' L
5 号机组首炉装料
" M" e, ^0 }, i* T2 _: S(左滑查看更多,图:中核集团 - 中核工程 & 福清核电)▼* ]5 `' B$ z- `6 M/ j+ R. i0 F
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" 华龙一号 " 独创性地采用能动加非能动安全设计理念,在保证堆芯冷却、保证压力容器完整性和安全壳完整性上,均提供了多样化的安全手段,强化了核电厂的纵深防御,显著提升了核电厂安全性。. t' T4 i' i1 T7 x
" 华龙一号 " 主泵+ z" t& P B- V( e8 m% U
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0 h9 y& r1 y4 Y1 D& I7 Z! ^核岛设计全面提升抗震能力,采用单堆布置设计,有利于减少机组间相互影响,提高核电选址灵活性。
8 |$ V( O" Z- p* p% L0 x; ^: R单堆布置
# g: Q6 P/ [$ n(横屏,图:中核集团 - 中核工程)▼& i; n1 f: q$ f
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核岛关键厂房外墙采用抗大飞机撞击设计,在假想的大飞机撞击事故发生时,可以确保反应堆的安全性。2 l# x, r: I) _1 U' m' K. a8 g
蒸汽发生器6 O" y, o3 {: z
(图:中核集团 - 核动力院)▼7 t- D0 I. n, U1 P3 n
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反应堆厂房采用双层安全壳设计,为放射性物质的包容提供了额外的屏障,强化了反应堆对于外部灾害的抵御能力。7 \( |; @7 E, V K4 A
反应堆压力容器
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CF3 燃料组件技术的成功研发,真正实现了核反应堆的中国芯。它完全满足18 个月甚至更长换料周期的高燃耗要求,满足0.3g 抗震要求,也可以兼容国内二代改进型核电机组的堆芯结构。" q. c8 J, R1 k( x* L* e+ ~; a: N
燃料包壳采用具有自主知识产权的N36 先进锆合金
/ b+ E8 |1 @6 Y$ Z+ J/ u+ B+ l, M8 S& j具有优良的热工水力性能和机械性能
# J" ^* F: g7 _) s- {# @5 Q6 S$ B(图:中核集团 - 中核建中)▼
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多点突破、水到渠成,量变形成质变,在诸多单点先进创新技术的加持下,中国核工业人通过 " 华龙一号 " 的研发设计和建设过程,实现了一个重大战略目标——建立了一套完整的、涵盖核电厂全周期的 " 华龙一号 " 型号标准体系,并优化完善了 " 通用为主、专用为辅 " 的现行压水堆核电标准体系。
" }1 m$ R9 O' j6 l( q构建完整自主的核电标准体系,颇为不易$ l& h7 a- U: d
同时也成功研发了完全自主的核电站控制系统——
, D, f5 T% H! O龙鳞系统(横屏,图:中核集团 - 核动力院)▼8 t. l& B+ u- p; |' y4 V1 {* c
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3 K1 u$ _( k7 i# m9 s1 }8 ^2 `0 `, m2021 年 1 月 30 日," 华龙一号 " 全球首堆——中核集团福清核电 5 号机组投入商业运行。
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2021 年 5 月 20 日(当地时间)," 华龙一号 " 海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇核电 2 号机组正式进入商业运行。
) U. r' D- s5 s1 m7 z" 华龙一号 " 出海成功!$ x. F- F7 { G# A1 z- v1 J
(横屏,图:中核集团 - 中国中原)▼
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2022 年 3 月 25 日," 华龙一号 " 示范工程第 2 台机组——中核集团福清核电 6 号机组正式具备商运条件,这意味着自开工不到七年,至此 " 华龙一号 " 示范工程全面建成投运。
* Z' ?/ E6 V* a& l; T6 u2 p已经整整一年了
5 ]4 f" @7 j8 S9 p J/ a& v) {(横屏,图:中核集团 - 福清核电)▼: l& Q k G7 Q6 I* c1 T! s
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" 华龙一号 " 示范工程全面建成后,两台机组年发电量近 200 亿度,相当于每年减少标准煤消耗 624 万吨、减少二氧化碳排放 1632 万吨,相当于植树造林 1.4 亿棵,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。
2 E+ Z( C/ S2 ^9 d& |$ {& L福建福清核电 1-6 号机组 " 全家福 "
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核电产业链,有一套完整体系,这就是 "原料及设备供应→核电站建设及运营→发电及后处理"," 华龙一号 " 的历程明显占了前五处。
/ | M. E3 u" t1 n7 l, j+ R* s* H使用 " 华龙一号 " 技术的
3 R$ b$ ~9 q2 a* @6 _! u9 r8 w" s. c福清核电 5、6 号机组
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与此同时,中国也有着一项不亚于 " 华龙一号 " 的工程正在建设中,这就是中国北山地下实验室。. Z3 F: e6 A. H) T
(横屏,图:中核集团 - 核地研院)▼, w3 F k" L |2 ~8 n
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2 _; G- Z: p1 L6 E- K K3 i中国北山地下实验室建成后,将成为世界上规模最大、功能最全、参与范围最广的地下实验室。
5 C; B5 K- v1 U(左滑查看更多,图:中核集团 - 核地研院)▼
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g7 T. [! q8 K3 _4 ?这项位于中国西北地区的重大工程,在荒原之中也书写着自己的传奇。
; l* h" t, p7 \. ]这里有着" 北山一号 "TBM——5 W# D+ `: E, Z0 h! P
全球首台大坡度螺旋隧道硬岩掘进机0 |$ t; J/ C1 D; @' E/ X' p6 f' N
(横屏,图:中核集团 - 核地研院)▼
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( \# h, a$ O; m3 Z7 r( A) F) B* 本文内容为作者提供,不代表地球知识局立场
2 y+ p: m2 W8 A; W封面:中核集团 - 中核工程! ]- S% H, O! x0 D2 V
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