91精品一区二区三区久久久久久_欧美中文高清_91九色成人_久久国产欧美日韩精品

歡迎來到中國核能行業協會官網
當前位置:
訪問量:
部門欄目訪問量:
行業報告
見證——高溫堆進行時丨堅持自主創新 勇攀科技高峰——華能高溫氣冷堆核電站示范工程設計研發紀實
時間:2022年02月17日 來源:《中國核能》第六期 點擊量: 分享:

編者按

國家科技重大專項高溫氣冷堆核電站示范工程(以下簡稱“高溫堆示范工程”)經過9年施工建設,于12月20日首次并網發電。這是我國先進核電技術自主創新取得新勝利的一步,也是我國核能領域堅持科技自立自強、推動落實“碳達峰、碳中和”目標實現和中國核工業高質量發展的重要成果。

高溫堆示范工程從科研設計、施工建設,到球形核燃料元件和重要裝備研制,最終成功并網發電。各相關領域有兩三代核能人為此奉獻了青春和智慧?!吨袊四堋纷?021年第四期起隆重推出“見證——高溫堆進行時”專題系列報道,講述高溫堆示范工程建設者們書寫青春、揮灑汗水,全力以赴鑄就國之重器的奮斗故事。讓我們啟航去見證這些非凡的成就!


2021年12月20日,國家科技重大專項——華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程1號反應堆完成發電機初始負荷運行試驗評價,首次并網成功,發出第一度電。這是全球首個并網發電的具有四代特征的高溫氣冷堆核電示范項目,標志著我國成為世界少數幾個掌握第四代核能技術的國家之一,意味著在該領域我國成為世界核電技術的領跑者。

這一刻,凝聚著以清華大學為代表的高溫氣冷堆設計團隊幾代人篳路藍縷、艱苦奮斗的汗水和心血,也凝聚著中國華能作為高溫堆示范工程業主,發揮企業創新主體作用、推進產學研用協同創新的艱苦努力。

從無到有,勇闖四代核電“無人區”

在國家“863”高技術研究發展計劃的支持下,上世紀80年代,以王大中院士為代表的清華大學科研團隊率先開展了10MW高溫氣冷實驗堆的研究與開發工作。研究團隊充分發揮自力更生、艱苦創業的工作作風,先后攻克高溫氣冷堆工業放大與工程實踐驗證技術、高性能燃料元件批量制備技術、氦氣透平直接循環發電等技術難題。2000年12月,實驗堆首次臨界,2003年1月實現了滿功率發電運行。至此,高溫氣冷堆技術轉化成商業堆應用、實現技術產業化的條件基本成熟。

2003年,200MW高溫氣冷堆核電站示范工程被列為《國家中長期科學和技術發展規劃(2006-2020)》中的十六個科技重大專項之一。2004年,中國華能集團、中國核工業建設集團股份有限公司、清華大學簽署了合作建設高溫氣冷堆核電站示范工程的框架協議,正式拉開了建設具有自主知識產權的電功率200MW的世界首座高溫氣冷堆核電站示范工程的帷幕,對促進我國核能利用技術進步、占領世界未來核電技術的制高點具有重要戰略意義。

2012年12月31日,高溫氣冷堆示范工程正式開工建設。在長達9年的攻堅過程中,華能集團通過緊抓設計龍頭、高效配置資源、多元主體聯動等各項措施和手段,有力保證了一大批原創性、創新性技術得以實現工程轉化和驗證,帶動全產業鏈轉型升級,實現多個中國首創、世界首創,為搶占核電產業制高點、落實“雙碳”目標提供了強有力的技術保障。

安全高效,彰顯技術可靠先進

200MW高溫氣冷堆核電站示范工程采用球床型模塊式高溫氣冷堆“兩堆帶一機”技術方案,總熱功率為500MW,電功率為211MW,熱效率達到40%以上,具有固有安全性、系統簡單、發電效率高、不停堆換料、模塊化建造、用途廣泛等特點,是國際核能領域公認的第四代核能系統候選堆型之一。其主要技術特點如下:

1.燃料元件固有安全

高溫氣冷堆示范工程采用全陶瓷包覆顆粒球形燃料元件,具有優異的高溫阻留放射性裂變產物釋放的能力;堆芯功率密度低,在任何事故工況下都能夠依靠自然機制保證燃料的最高溫度不超過限值溫度,因此具有固有安全特性,不會發生堆芯熔化、放射性物質大量外泄的事故。

2.堆芯冷卻劑性能優異

高溫氣冷堆示范工程使用氦氣作為一回路冷卻劑。氦氣具有良好的核物理性能:它的宏觀中子吸收截面可以忽略,無相變,傳熱和載熱性能好;同時,氦氣是單原子氣體,化學性質極為穩定,不會發生輻照分解且容易凈化;另外,氦氣中有微量的同位素He-3,He-3 的中子俘獲反應為熱中子反應,反應截面很大。

3.堆芯設計可靠

高溫氣冷堆示范工程堆芯分為陶瓷堆內構件和金屬堆內構件,反應堆堆芯周圍全部為石墨和含硼碳磚組成的陶瓷堆內構件。利用其吸收中子能力和絕熱性能來降低反應堆壓力容器和金屬堆內構件底部的熱中子輻照和工作溫度,石墨、碳磚自身可以承受極高的溫度,熱容量大。

4.余熱排出簡單高效

高溫氣冷堆根據“非能動安全性”原則進行熱工設計,使得在事故停堆后,堆芯的冷卻不需要專設能動的余熱排出系統,燃料元件的剩余發熱可依靠熱傳導、熱輻射等非能動的自然傳熱機制將熱量散到周圍環境中去。這種非能動的余熱排出系統排除了高溫氣冷堆堆芯熔化事故的可能性。

5.反應性控制雙管齊下

高溫氣冷堆示范工程設置兩套依據不同工作原理、相互獨立的反應性控制和停堆系統,即控制棒系統( 第一停堆系統,熱停堆 )和吸收球停堆系統( 第二停堆系統,冷停堆 ),位于石墨側反射層的孔道中,緊急情況下依靠自身重力下落,實現反應堆安全停閉。 

6.燃料循環連續裝卸

高溫氣冷堆示范工程燃料裝卸系統利用重力落球和氣力提升兩種方式可實現球形燃料元件在不停堆情況下連續裝卸和多次循環,保證反應堆連續運行,提高了燃料管理的靈活性,減少了反應堆的大修時間。

1645062777898940.png

聚力攻堅,突破核心設計難題

高溫氣冷堆示范工程作為具有第四代核電技術特征的世界首座商用電站,技術上以自主研發為主,具有“產、學、研、用為一體”的特點。建設初期由于工程技術不成熟,無參考電站可學習,只能按照邊設計、邊研發、邊施工的模式逐步推進,工程舉步維艱,項目費用不斷增加。面對擋在面前的一座座大山,華能核電人充分發揚逢山開路、遇水搭橋的開拓精神,團結帶領各方團隊充分發揮我國完整核工業產業鏈的優勢,抓住關鍵環節,運用新原理、新技術、新方法、新工藝、新材料,攻堅克難、集智攻關,成功解決反應性控制、燃料裝卸、主氦風機等“卡脖子”的關鍵核心技術難題,取得了高溫氣冷堆示范工程技術的重大突破。

1.反應性控制方案調整,竭盡全力保安全、保進度

如果把核電廠比作一輛汽車,那么反應性控制方案就是汽車的油門和剎車,直接決定了汽車能不能開得動、停得下。在設計之初,反應性控制方案為單堆8套控制棒與11套吸收球共同控制啟停堆、功率調節,控制操作復雜,且吸收球達不到功率調節要求。設計團隊經過充分論證,反復試驗,將反應性控制方案調整為24套控制棒進行啟停堆、功率調節,6套吸收球僅輔助實現檢修停堆。同時對吸收球停堆系統落球方案進行調整,修改部分機械部件,將驅動器及機柜安全等級由常規級修改為安全級,提高了吸收球停堆系統的動作可靠性。

反應性控制方案變更是涉及到核安全的重大變更,需上報國家核安全局批復同意后才能開展。為保障安全質量和審評進度,石島灣公司派員專項負責,深入參與驗證試驗,及時完成審評答復。此外,反應性控制方案變更對反應堆壓力容器、金屬堆內構件、控制棒、吸收球、電氣貫穿件、儀控系統等設備產生影響,部分設備已下料生產,變更后需報廢、重新制作,費用增加近五千萬,壓力容器交貨延遲6.5個月,金屬堆內構件交貨延遲5個月。面對設備制造質量、到貨進度、費用增加等重重壓力,石島灣核電人沒有被嚇倒,而是迎難而上,組織總包方、設備廠家梳理受影響設備范圍,編制進度計劃,分析優化制造邏輯,充分調動各方資源保證設備盡快到貨。最終,各項設備如期到貨、安裝、調試、試運行,所有設備經受住了工程考驗,運轉良好。這應該就是背后默默付出的設計人最希望得到的答案!

2.主氦風機結構優化,精英匯聚齊攻堅、共克難

主氦風機作為高溫氣冷堆冷卻劑系統的主要動力源,其作用相當于壓水堆系統的主泵,在反應堆啟動、功率運行和停堆等工況時,提供足夠流量的氦氣通過一回路系統,將反應堆堆芯產生的熱量帶走。整臺主氦風機全部置于蒸汽發生器內,為氦氣全浸入式設計。作為全世界首臺大功率、高溫熱態、采用電磁軸承結構支撐的立式風機,該設備填補了國內大功率高轉速電機技術、電磁軸承技術應用的空白,突破了大型立式機組的轉速范圍和結構形式。

新技術的應用總歸不是一帆風順的。2017年10月,首臺主氦風機在出廠試驗升溫過程中,出現了輔助軸承間隙異常情況。2018年5月,主氦風機變頻器在試驗過程中發生了循環冷卻液電導率超標問題。2018年10月,第二臺主氦風機在電磁軸承調試過程中,出現振動異常無法升速的情況……每次問題的發生,各方團隊都精誠合作、日夜排查。他們各司其職、各盡其能、緊密協作,如期攻克了主氦風機結構設計驗證、電機電磁設計驗證試驗、轉子120%超速驗證試驗、電磁軸承跌落試驗驗證、風機擋板最大傳遞扭矩試驗驗證、傳熱驗證、200次啟停試驗驗證、主葉輪焊接、轉子動力學試驗驗證等眾多關鍵核心技術難題。主氦風機設備的成功研發和制造,為高溫氣冷堆核電站的早日投產發電奠定了堅實的基礎。

3.燃料裝卸系統整改,千方百計固方案、促完善

燃料裝卸系統利用重力落球和氣動提升兩種方式可實現HTR-PM不停堆情況下的燃料裝卸與循環,是保證反應堆連續運行的關鍵系統之一。該系統大部分設備為首次研發的非標設備,沒有同類型成熟電站和相關配套標準可供借鑒,且涉及接口眾多,系統設計非常復雜。

燃料裝卸系統在預功能試驗過程中,2號堆燃耗測量定位分配器、橋聯器、碎球分離裝置、阻流器等設備發生過多次卡球故障,整改工作存在極大挑戰。2018年11月8日,初版方案提交后,審查發現該變更方案未考慮對堆芯物理、核燃料衡算、交保方案及后續維修等方面的影響,存在嚴重考慮不周的問題。而整改時間緊、任務重,如未能及時完成方案固化,將對后續工作產生重大影響。業主與設計方精誠合作,與國家核安全局、國防科工局等監管機構密切溝通,從可實施性、經濟性、設備可靠性、可維修性、輻射防護最優化等方面提出大量建設性意見。歷經十余次審查和修訂,最終完成了燃料裝卸系統第一、第二階段整改方案固化。

燃料裝卸系統整改工作具有“邊設計、邊改造、邊驗證”的特點。如何實現設計思想,使設備整改達到預期功能目標,是整個整改工作的重點,也是難點,僅碎球分離裝置改造就超計劃開展了長達2個多月的試驗和優化。但在整個過程中全體工作人員均保持凝心聚力攻堅克難、不達目的誓不罷休的斗爭精神,全力以赴保證安全、質量和進度目標的實現,最終完勝燃料裝卸系統整改攻堅戰!

131.png

砥礪揚帆,開創產業應用新前景

高溫氣冷堆具備固有安全性、環境友好性、模塊化設計、高參數等優勢,在優化高溫氣冷堆技術、確保安全性和提高經濟性的基礎上,具有廣闊的商業化推廣應用前景。華能核電人在享受示范工程并網發電成功喜悅的同時并沒有停下腳步,他們已經將目光放在了高溫氣冷堆技術的推廣應用上,以華能核能研究院為核心的研發團隊已著手開展高溫氣冷堆替代煤電、內陸推廣、高溫工藝熱利用、核能制氫、海水淡化等項目研發工作,將對我國能源結構調整、減少碳排放、實現能源高效清潔利用和雙碳目標做出更大的貢獻。

習近平總書記強調:“實施創新驅動發展戰略是一個系統工程??萍汲晒挥型瑖倚枰⑷嗣褚?、市場需求相結合,完成從科學研究、實驗開發、推廣應用的三級跳,才能真正實現創新價值、實現創新驅動發展?!比A能核電人必將牢記習近平總書記和黨中央的囑托,攜手清華大學等攻堅團隊,進一步總結經驗、優化提高,高標準、高質量實現示范工程安全穩定運行,牽住自主創新這個“牛鼻子”,發揮我國社會主義制度優勢、新型舉國體制優勢、超大規模市場優勢,扎實推進高溫氣冷堆設計優化和技術推廣工作,不斷提升高溫氣冷堆技術核心競爭力,為推動我國能源結構調整、保障國家能源安全作出新的更大貢獻。

(作者系華能山東石島灣核電有限公司 侯雪梅 趙亮)

你知道你的Internet Explorer是過時了嗎?

為了得到我們網站最好的體驗效果,我們建議您升級到最新版本的Internet Explorer或選擇另一個web瀏覽器.一個列表最流行的web瀏覽器在下面可以找到.

主站蜘蛛池模板: 云和县| 云林县| 礼泉县| 西充县| 瑞金市| 安乡县| 清丰县| 武义县| 鄂尔多斯市| 新巴尔虎左旗| 惠安县| 鹿泉市| 察哈| 阿克苏市| 申扎县| 广丰县| 敦化市| 盐亭县| 鱼台县| 张家川| 江北区| 平阳县| 松原市| 理塘县| 原平市| 甘泉县| 屏山县| 柞水县| 渝中区| 长岛县| 锦屏县| 苍山县| 鲜城| 钟山县| 康乐县| 绥中县| 东阳市| 龙川县| 定兴县| 富阳市| 资兴市|