“走进央企·创新组歌”之

创新之核:走进华龙一号全球首堆福清核电

信息来源:经济日报  发布时间2016-06-24

  10多年前,福建省福清市三山镇西南前薛村岐尾山,还只是一个位于东海之滨鲜为人知的荒山坡。历经十载建设和发展,如今,这里已成为肩负着铸造“强国重器”使命的新兴核电基地。由于我国自主三代核电技术“华龙一号”示范工程落地于此,这片貌不惊人的闽北大地再次吸引了全世界的目光。

  中国核工业集团公司一直秉承着“中国核工业的‘饭碗’要端在自己的手上”的理念。“华龙一号”百万千瓦核电机组的开工建设,使我国成为继美国、法国、俄罗斯之后,又一个具有独立自主三代核电技术的国家,我国从此跻身先进核电技术国家行列,具备了与发达国家在三代核电国际市场同台竞技的资格。“华龙一号”也成为高端制造业中一张响当当的“中国名片”。

  从“跟随”到“并跑”

  雨后的福清核电基地闷热而潮湿,不过,不利的天气并不能阻止工人们建设的热情。记者眼前,塔吊林立、沟渠纵横,承担着我国自主三代核电技术“华龙一号”示范工程的5号机组基础工程已具雏形,核岛反应堆厂房高高耸立。

  穿梭在建设工地之间,最引人注目的莫过于密密麻麻、层层叠叠的加粗钢筋。“抗商用大飞机撞击机械连接套筒是‘华龙一号’所特有的钢筋机械连接工艺,与普通套筒相比具有更高要求。在满足普通套筒技术要求的前提下,还需要满足瞬时加载冲击试验。”中核集团福清核电副总经理陈国才指着核岛厂房的外层墙壁说。

  具备飞机防撞性能仅仅是“华龙一号”众多创新技术的冰山一角。“技术创新是我们的核心竞争力。”中核集团核电工程公司设计院副院长荆春宁告诉《经济日报》记者,“华龙一号”在计算分析软件、反应堆堆芯设计、燃料技术、能动和非能动安全技术等方面全面实现了重大突破,真正掌握了未来竞争和发展的主动权。

  荆春宁告诉记者,“华龙一号”主要有三大特点:第一大特点是“177堆芯”,在提高堆芯额定功率的同时降低平均线功率密度,既增加了核电厂的发电能力又提高了核电运行的安全裕量。第二大特点是燃料组件具有完全自主知识产权,这对中国核电“走出去”十分关键。第三大特点是装备实现国产化,可充分利用我国现有核电装备制造能力,推动产业集群转型升级,拉动国内核电装备制造业发展。

  燃料技术是反应堆的核心技术之一,不断升级核燃料技术是改善核电站安全性、可靠性和经济性的有效手段。此前,这一技术长期被国外所垄断,国内只能照图加工,即使有改进也必须征得技术拥有国的同意,这也成了卡在我国核电人喉咙中的一根刺。

  为改变这种被动局面,中核集团开展了重点科技专项“压水堆燃料设计与制造技术研究”工作,开发出从12个月换料的CF2燃料到18个月换料的CF3燃料,用以解决出口受限问题。目前,中国三代核电“华龙一号”核燃料元件——具有自主知识产权的CF系列燃料组件已获得突破性进展,预计从2017年起,CF系列将陆续实现工业化应用。检测结果显示,该成果能够满足国内外开工建设的“华龙一号”工程的燃料需求,且性能与国际先进燃料组件相当。

  “我们足足提交了多达5000页的报告。”荆春宁回忆起项目送审时的经历说,国际原子能机构安全评审委员会2014年的评审结果认为,中国的ACP1000(华龙一号)是符合当代世界上最先进、最严格的安全技术要求的,而且是完全可行的。“可以说,中国核电已经实现了从‘跟随’到‘并跑’。”

  开启设计“协同时代”

  除了硬件技术的创新赶超,“华龙一号”在软实力上的突破同样堪称“跨越性”。

  荆春宁表示,“华龙一号”是一个非常复杂的系统工程,设计过程中需要多专业、多个单位之间开展协同设计,接口复杂,参与人员众多,协调管理难度极大,其准确性和有效性直接影响核电站的质量和安全。

  为了解决这一问题,中核集团在“华龙一号”设计中,结合“互联网+”的理念,将核电的设计、应用软件集成与互联网等技术相结合,建立了异地综合协同设计平台。同时,将多个设计单位通过网络连接,利用各种终端设备,在同一个平台上开展协同设计工作。

  目前建成的设计协同平台,除包括中国核电工程有限公司、中国核动力研究设计院两院四地外,还与核电业主、项目管理、工程采购、设备制造厂以及土建与安装施工等单位连接,提供相关设计数据支持,互联单位共约20余家。这些单位分布在北京、上海、成都、西安、石家庄、郑州等地,协同设计平台的终端数量达到500个,并可以根据需要进行扩充。此外,该协同平台还集成了工厂三维设计、电缆敷设、力学分析计算等多种功能。基于该协同设计平台,目前,一个数字化的“华龙一号”核电厂三维设计模型及完整的数据库已经建立起来,其中包含了5万多台套设备、165公里管道、2200公里电缆等。这些数据还可服务于设备采购与加工制造。

  “这就相当于又建设了一个‘数字化的核电站’。”荆春宁表示,“华龙一号”设计平台提升了核电设计、设备制造、工程建设水平,确保了“华龙一号”的先进性、安全性、经济性与建造质量。在充分借鉴国际先进经验的同时,将核电设计与信息技术进行了深度融合,充分利用互联网、数据加密、仿真与虚拟现实等技术,解决了不同平台间的数据传递与集成等难题,达到了国际先进水平。

  此外,我国首套自主的核电软件包和一体化软件集成平台(NESTOR)也在去年底正式发布。其在计算精度方面达到了国际先进水平,与美、法等核电强国并驾齐驱,跻身世界第一阵营。它的成功发布,为将来开发出国际先进水平的软件奠定了基础,在核电“走出去”战略的实施上起到了关键作用。

  “巨龙”出海拓展全球市场

  在国内示范工程快速推进的同时,2015年8月20日,在数千公里外的巴基斯坦第一大城市卡拉奇,采用“华龙一号”技术的2号核电项目也实现了核岛浇筑第一罐混凝土(FCD),这标志着我国自主核电技术在海外市场取得了实质性进展。

  事实上,在一系列重要会议上,我国多次强调要发挥核电技术出口的带动作用,创造我国经济新的比较优势和竞争优势;国家领导人在出访期间也多次力推中国核电“走出去”,核电“走出去”已成为国家战略。得益于顶层设计的推动,加之明显的技术经济优势,“华龙一号”海外项目开发不断取得突破。

  2015年2月,中国和阿根廷两国政府签署了《关于在阿根廷合作建设压水堆核电站的协议》,标志着“华龙一号”自主三代核电技术成功出口拉丁美洲。在此基础上,2015年11月,中核集团和阿根廷核电公司签署了压水堆项目框架合同。目前,双方正保持紧密的工作联系,积极推动“华龙一号”压水堆项目早日开工建设。此外,我国还与英国、苏丹、巴西、埃及、加纳、马来西亚等国家达成了合作意向。

  “与核电先进国家比,‘华龙一号’具备了很多竞争优势。它采用了渐进式的技术发展路径,在成熟技术的基础上集成了众多的先进技术特征,在保证成熟可靠性的基础上显著提升了电厂的安全性,平衡了经济性。”中核集团核动力事业部副主任李卓群透露,“华龙一号”创新性地采用“能动与非能动相结合的安全设计理念”,设置了完善的严重事故预防和缓解措施,充分吸收了福岛核事故经验反馈。其能够满足我国和国际最新核安全法规标准的要求,在安全、技术和经济指标上达到或超过了国际三代核电用户需求,建设成本也明显低于核电先进国家的三代核电技术。

  与此同时,“华龙一号”示范工程的开工建设对于国家“一带一路”战略和中国核电“走出去”战略的实施,也将起到支撑和助推作用,福清核电5号、6号机组的顺利建设将为中国核电产业拓展海外市场带来巨大的示范效应。

  据测算,核电机组出口具有很明显的经济效应。一台机组的出口价格大约为300亿元左右,加上后期燃料及服务费用,估算价格总计高达1000亿元。而且,每建设一台核电机组,将涉及大大小小的配套企业几百家,对拉动我国核电装备的批量化生产效果明显。

  “‘华龙一号’的开工标志着我国进入世界核电的第一阵营。如果把以前的核电出口比作为借船出海,今天,我们已经有能力造船出海了。”中核集团总经理钱智民信心十足地说。

  经济日报王轶辰