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! ^7 J2 z; `- R9 S- z每天一篇全球人文与地理5 |5 K& _' K5 U& D( A
微信公众号:地球知识局
, t- _* W- L3 e% C* `$ L9 P2 zNO.2431- 中国三代核电
6 Z* `" B K$ @) u作者:杔格: D' e0 i" ]. Q8 v' [
校稿:辜汉膺 / 编辑:汑洛4 e3 [ n u- v1 V
【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。! o& l3 p5 u. `- k5 c$ 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。
0 v3 l- V9 {: k- Y* m《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。4 ~5 a. Q( o5 A$ i! f- m
中国第一代核潜艇研发实验基地2 J& Q5 Q, v, g
也是中国核动力研究设计院的前身2 ~+ t) Q ?4 v) `! e4 h6 w
(四川乐山,图:中核集团 - 核动力院)▼
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3 E* s" G+ v; S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。7 p% H$ M! Y' j
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 "。/ Q: o5 M. y% h5 i$ `
从核潜艇研发起步的中国核工业7 ^2 d& L, L0 |4 @+ f
如何实现拥有世界一流核电站的梦想?
8 L+ p( A0 `7 y* V: O5 }) i(横屏,图:中核集团 - 福清核电)▼" e1 H# f( Y7 s% {
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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。5 P4 X4 d, _1 c( K1 r9 y+ c
这个示范工程便位于福建福清核电站▼ d2 _5 T3 E+ I/ T( t
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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!
0 ^# y9 X' V/ h/ b2 p! G4 \$ q9 T开端
7 z9 _6 S* v. J* l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。
4 ]; l9 u( j6 y- `# I! w2 M秦山二期核电站
# P/ L+ t: X6 v/ g$ B2 x(图:中核集团 - 中核工程)▼% e8 C; B* M7 M! B; G& A- g. H
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, O) n# D# a0 X- f1996 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。3 s1 F1 ~/ v* d8 N
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。* Z* U) d7 M% e+ \9 ?( b. i
或许那时,他们谁也没有预料到1 q2 j" S2 l w3 @% d
这就是" 华龙一号 " 孕育的起点
' Y% B3 P' D5 ^, l0 p(横屏,图:中核集团 - 核动力院)▼7 v+ G2 Y9 A% R+ a$ ]1 v
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+ `4 ?2 q. l+ D" d# ~. w4 `, Q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。- ^( r2 H* e. z
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。
5 L5 o0 z; n- N( g aCNP1000 核电站概念图$ Y* N5 P3 B* W! q0 ~% U
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4 u9 C; f" w* z& @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。
( o* X+ p( z2 ~2 m3 B, P2010 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。9 R* r% w9 L8 B0 Y a' N( C
2011 年,福清现场负挖
0 B- I# Q( F# N1 l4 I- d如果没有另一个意外
# _, z- J+ \7 S. c+ @我们见到的不一定是今天的 " 华龙一号 " 了' g) C! c- B7 m0 l
(图:中核集团 - 福清核电)▼
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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。
* ]0 V1 `" v" V" X. Z- {) Y当年的事故,其影响持续至今
. ]; V% D8 @0 @# \4 A4 n3 ^' ~(图:Google Maps)▼
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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。
; h' [+ O2 o- V/ ?5 D8 {* [ Y) P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。; t$ I( O7 I! |- F# f, k0 z
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。
. @. v( [9 F; o/ k0 e攻关
0 d1 N: k# F- l8 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。
/ {' A0 \) X- K/ |) V2 W' CACP1000 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。7 l& d6 L5 L( D E
2013 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 "。
/ m) V, t, F5 y V5 [' |* v经历了诸多 " 从无到有 " 的突破
% A* l' R7 d" b/ ]" 华龙一号 " 横空出世的这一刻% x0 @' j: [' K: D$ {! M& B
其实是过去 30 余年积累的集大成- e5 G+ u6 Q, {$ ?( ?7 x; @
(图:中核集团)▼
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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。# v- h7 P. }* R
2015 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。
6 v; c) Y3 n- U' @' g福清核电 5 号机组核岛浇筑第一罐混凝土
. W( q0 p- @ o历史性时刻(图:中核集团 - 福清核电)▼+ |0 @& w3 ]- | I8 e
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' A7 ` y8 `3 `# S2 Z, l7 J4 o% v2017 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。
9 ?& r. b) B7 v9 K2 d: I; k1 Z6 号机组反应堆厂房穹顶吊装1 y2 J' g9 [0 V2 D( C
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! M. Y# h& n9 t# E2017 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。
$ _0 |4 G4 L, V5 I; m* g8 M2018 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 v3 U9 z- @
5RX 压力容器开始吊装# i$ B' y3 O' n Z
(图:中核集团 - 中核工程)▼0 K$ G2 [9 g5 A7 T8 T
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+ A& j* d6 B+ m) D$ g$ i创新4 D7 H" A* v' d
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。" j0 a& }5 d/ H
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?
- P/ G/ G7 d7 q, ~堆内构件
$ Y2 j; Y/ m; S(图:中核集团 - 中核工程)▼
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6 y3 j+ s# L6 q% ~0 y6 v, B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。
4 V; h! ^6 `; p, P' Z科幻感十足的 177 堆芯
7 q# j+ S' ~- ~4 Z! x' Y4 l" D- S5 号机组首炉装料
& q5 p5 W9 C \% h2 A9 A! C) i. Y(左滑查看更多,图:中核集团 - 中核工程 & 福清核电)▼
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% H: k1 C- s+ h, a$ r( _" 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。6 L, I" ~, ]6 f# @
" 华龙一号 " 主泵
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) N3 }1 _5 \* n1 B4 n) S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。
. g* Y( @0 i# z8 b, N3 y单堆布置
6 u& A* |+ X) ^8 ^5 {(横屏,图:中核集团 - 中核工程)▼
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7 @ z9 t) E* t3 @% l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。
* W8 ^- L# r/ n% m蒸汽发生器
3 L: X# X, E: K3 p5 v9 m1 {(图:中核集团 - 核动力院)▼& I3 \8 y# j( ~, t1 Z
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6 X5 D' U& q+ m1 N( p# R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。; b0 Y% P( p4 Q' D* U
反应堆压力容器. q' M, W$ x) E* s2 M5 V7 a
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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。
7 O- g$ C; Z$ ?$ ]5 ?) Q+ [燃料包壳采用具有自主知识产权的N36 先进锆合金3 ~9 U2 \3 p, Y' f; a4 ?
具有优良的热工水力性能和机械性能
( k; M& Y5 l' ]+ j& b( ?. ~(图:中核集团 - 中核建中)▼# B: Q! {8 c. W& b9 {4 V: Y* m
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; A$ ^0 W& v3 {, T! D9 T0 ?/ L8 L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。
6 o0 J, f9 x1 {/ L* X) ]% e& X. @构建完整自主的核电标准体系,颇为不易
' g N6 L0 v$ g9 p9 Q% F同时也成功研发了完全自主的核电站控制系统——( ?( Q5 ]3 t, u
龙鳞系统(横屏,图:中核集团 - 核动力院)▼
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. v; P: R! H( ^2021 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。) i( i$ v) W: N8 g
3 g7 I/ J, E+ x$ h# u. D, L) ?0 Q9 p$ g2 l$ y
t* C; j7 I! V' [2 u2021 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。5 j; _4 m& j" d1 _( H' `
" 华龙一号 " 出海成功!
( H9 ~2 I# ~1 i# i3 Q1 c(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。 [- O! D& \% X: W3 J
已经整整一年了0 |8 |0 t( B' U" q$ A9 E) y1 n# Q
(横屏,图:中核集团 - 福清核电)▼& h6 L$ r9 X8 o( V7 h& B9 n
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' }: P' i7 m; {$ l2 \" 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。
% O% l, O8 ?4 q( |/ r福建福清核电 1-6 号机组 " 全家福 "6 ]! U2 F$ P1 d6 ]' m: i
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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。
" s8 a F& y/ D& ~# Y5 `使用 " 华龙一号 " 技术的
/ S* _ R7 k' P w. ^福清核电 5、6 号机组& \2 o: A0 W$ A8 [6 t) X! y6 @
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7 b) D ^- W% K3 l. [6 Y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。
3 l+ @* w4 K' @1 X(横屏,图:中核集团 - 核地研院)▼: r. D1 U" |9 K, T5 y3 Z
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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 t9 T8 S- V
(左滑查看更多,图:中核集团 - 核地研院)▼& c- w# u$ P t
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7 \' [6 S( b ^( f% \5 [7 C' e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。3 R% q; z9 x7 N$ z# }. {8 g2 d6 t
这里有着" 北山一号 "TBM——
, `; X4 N4 C( y$ r9 |: t7 c5 u; E6 o全球首台大坡度螺旋隧道硬岩掘进机
5 U( D! W- n& T# [( M4 h(横屏,图:中核集团 - 核地研院)▼
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* 本文内容为作者提供,不代表地球知识局立场
% j$ h' ^% q$ \; N( l封面:中核集团 - 中核工程
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