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向老牌工业国技术输出前,“华龙一号”经历了多少曲折
关键字: 华龙1号因为三里岛事故后的近三十多年,美国没有进行新的核电站建设,作为世界压水堆鼻祖的西屋公司因拿不到新订单导致经费投入不足,设计能力严重下滑,对新理念和新技术应用中所出现问题的解决能力也不足。
AP1000最重要的革命性创新——主泵采用屏蔽泵就是新技术导致新问题的典型。屏蔽泵已大量应用于核航母和核潜艇等军工设施,不但适用极其严格的核技术出口管制,还涉及军控,原来用于制造军用屏蔽电机泵的成熟的材料和工艺当然不能采用。美国的屏蔽泵制造商EMD公司为向中国出口用于AP1000的屏蔽泵,必须绕过美国政府的核技术出口管制清单,开发管制清单上没有的新材料、新工艺等,为此需要进行大量的试验和攻关,自然耗费相当的时间和经费,迄今屏蔽泵的研发过程说明了技术攻关的难度:如屏蔽泵的飞轮原来考虑用贫化铀,由于涉及敏感的核材料,后改用钨合金。
屏蔽泵对于核电反应堆的安全性到底有多关键呢?
目前任何不用屏蔽泵的核电厂,从本质上讲都不能完全抗击福岛那种全厂断电事故。因为轴封泵需要一个高压上充泵提供轴承密封,一旦断电必然产生一个漏点,一回路带有放射性的水出来,一回路压力边界这道最重要的安全防线立刻不保。而屏蔽泵改动密封为静密封,彻底消除了冷却剂泄漏隐患,大大提高了运行安全性。
同时,为了确保AP1000主泵60年安全可靠运行,西屋和制造商EMD公司制定了极为严格甚至苛刻的设计标准和试验验证标准——无论是在主泵的设计、零部件材料还是制造精度、生产工艺方面,都突破以往的通用标准,提出了最高标准的要求,并要求必须满足包括失水试验在内的各种苛刻的热瞬态试验,堪称世界之最。这些高标准的要求给主泵的研发与制造也带来了各种困难与挑战,主泵之路历尽艰辛与坎坷。
2007年至2015年,经历首台主泵制造、首次工程和耐久试验、产品批量制造、设计修改、第二次工程耐久试验、再次设计修改和针对性验证、第三次工程与耐久性试验、设计修改和验证性试验等多次循环迭代过程,同时,得益于国家核安全监管部门自始至终严格审评和监管,使得AP1000屏蔽式主泵最终完善并固化设计。2016年三门一号机组的4台主泵全部安装成功,2017年通过了热态调试。
ACP1000、ACPR1000与“华龙一号”的诞生
虽然当初国家决心以后全国核电站都用AP1000,但AP1000首堆不太顺利,因而也就没有反对中核与广核继续研发ACP1000和ACPR1000。不过,一个国家同时发展ACP1000、ACPR1000、AP1000三种堆型,就国内有限的核电行业资源而言,这么重复建设也太过浪费。于是,国家开始推动ACP1000和ACPR1000两个堆型进行融合,但对中核集团和中广核仅挂出“华龙一号”一块牌子的表面融合方式非常不满,进而强力推进技术融合。
ACP1000和ACPR1000两个堆型融合谈何容易,因为两者从堆芯燃料组件数量开始就不一样,按照谁的改了,另一方都要费很大劲进行后续设计修改。于是在合并过程中,中核和广核又就各自提出的融合技术方案针锋相对。最后的高级专家审评会上,中核集团以14:3的独立专家投票结果大获全胜而让融合工作告一段落。虽然目前华龙还是拥有两个不同的版本,但能做到堆芯统一还是进了一大步。
针对国家对于国内核电建设统一技术路线使用AP1000/CAP1400的基本方针,ACP1000和ACPR1000在发展过程中一直提出只用于出口。但在完成ACP1000和ACPR1000合并之后,为了推销“华龙一号”,中核集团表示:国内没有示范电站的话,巴基斯坦不会采用“华龙一号”,出口会受到直接影响。所以“华龙一号”就以这种非常曲线的方式在福建福清开建了。国内目前共有两个厂址的四台“华龙一号”机组开工,分别位于福建福清和广西防城港。前两台是中核集团方案,后两台是中广核方案。
由此可见,巴基斯坦和英国的“华龙一号”其实是两种堆型。
结语
目前,中国已经顺利完成了AP1000的国产化,基于AP1000发展而来的CAP1400更是青出于蓝而胜于蓝。在技术先进性上,以安全性不低于AP1000为基本目标的CAP1400明显优于部分采用AP1000设计理念的“华龙一号”。
不过,“华龙一号”也具有自己的优势。毕竟核电是最保守的行业,任何不经充分证明的新技术都不敢轻易尝试,而AP1000作为革命性堆型,很多新技术是比较有争议的。因而从工程建设的角度,以二代核电反应堆渐进改进而来的“华龙一号”更成熟稳妥一些。加上媒体对之前AP1000首堆建设中问题的渲染,CAP1400也连带受拖累,所以最近“华龙一号”更火一些。
最后,我们由衷祝愿中国核电产业可以接着一带一路的大潮,成为继高铁之后的又一张国家名片,并反哺军用核工业,有力保障国家安全。
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