建設AP1000的使命是,通過引進這種三代核電,在浙江三門、山東海陽建設自主化依托項目,通過消化、吸收、再創新,以實現核電自主化。
11月23日早上6點,記者在現場看到浙江三門核電站1號機組核島廠房穹頂吊裝啟動。為避開海風影響,吊裝較原計劃提前,天還沒亮,工作人員便在工地忙碌。
國家核電技術公司(以下簡稱“國家核電”)董事長王炳華親臨現場,這不是他第一次督戰。自2009年項目開工以來,他幾乎每月都來。
約一個半小時,直徑達41米、起吊總重達922噸的穹頂順利吊裝,這意味著世界首臺AP1000機組核島土建基本完工,建設進入收官階段。
■圖紙到電站的首次嘗試
——AP1000三代核電獨有的非能動理念,讓核電更安全也更經濟
AP1000是我國從美國西屋公司引進的先進三代核電技術。2006年,為統一核電技術路線、促進核電事業發展,我國做出了引進AP1000的決策。
核電專家介紹,我國核電建設從上世紀70年代初啟動,技術路線、技術標準目前還不完全統一,對自主化、國產化的進展產生了一定影響。
提高自主化能力一直是我國核電發展的目標,而全球核電從二代向三代轉型,為我國高起點發展提供了機遇。
AP1000技術引進是我國能源領域最大、最完整的一次技術引進,也是中美兩國最大的能源科技合作項目。它的引進一開始就承擔著消化、吸收、自主創新三代核電的使命。最終選定在浙江三門和山東海陽各建2臺AP1000機組,作為自主化依托項目。
2007年5月22日,國家核電成立,被定位為“實現第三代核電技術引進、工程建設和自主化發展的主要載體和研發平臺”。
王炳華介紹說,引進AP1000,很重要的一個原因是其“非能動”的先進設計理念,簡化了安全系統,提高了可靠性。
“AP1000依靠的是重力、溫差和膨脹等自然力來驅動的安全系統,緊急情況下,不需要使用交流電源,僅僅依靠自然手段就可以帶走熱量,安全性能大大提高。即便發生事故,72小時內也無須人為干預。”他說。
為提高安全性,AP1000還設計了全面、完善的預防和緩解嚴重事故的措施,其中最具特色的是實現了將堆芯熔融物保持在壓力容器內,使大規模放射性釋放到環境的可能性進一步降低。
王炳華介紹,AP1000的反應堆安裝在由混凝土圍墻和絕熱層組成的堆腔內。即使發生反應堆堆芯熔化的嚴重事故,造成反應堆壓力容器壁急劇升溫,設置在安全殼內的換料水箱靠重力能自動地向堆腔注水,水經壓力容器外壁和絕熱層之間的流道向上流動,冷卻壓力容器外壁,通過自然循環將熱量帶走,使壓力容器不被熔穿,從而使堆芯熔融物保持在壓力容器內。
此外,AP1000系統更為簡化,僅核級安全閥門就比其他三代壓水堆核電減少了6000多個,設備造價的下降空間大,經濟性更好。
也有專家指出,AP1000理念固然先進并大量采用成熟技術,但畢竟沒有項目運行經驗。
在建的三門核電站是AP1000從圖紙變成現實的首次嘗試,對國家核電及其AP1000的支持者而言,建好三門首堆的意義,不僅要證明AP1000先進,而且可行、可靠。
■CAP1400:自主品牌的探索
——如果我國將單機功率升至135萬千瓦以上,將完全擁有自主知識產權
2011年發生日本福島核電危機后,對核安全的擔憂,客觀上促進了全球提高核電安全標準,也加速了世界核電產業從第二代向第三代的升級換代。
按照國家戰略部署,國家核電公司制定了三代核電自主化“三步走”戰略:第一步將以“外方為主,我方全面參與”,建好AP1000依托項目,其后將轉為“我方為主,外方支持”,形成國產化AP1000的標準設計,第三步則“全面自主創新,完成CAP1400研發和CAP1700預研”。
2006年1月,“大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站”成為當年國務院批準發布的16個重大科技專項之一,它的主要目標是在引進消化AP1000三代核電技術基礎上,開發具有自主知識產權、功率更大的非能動大型先進壓水堆核電型號,并建成示范工程。
CAP1400可以看成是AP1000的升級版,是我國自主品牌的探索。
國家核電下屬上海核工程設計研究院(以下簡稱“上海核工院”)承擔CAP1400的設計、研發工作。按照2007年與美方達成的協議,如果中方能將單機功率升至135萬千瓦以上,中國將完全擁有其自主知識產權。
據介紹,CAP1400示范電站位于山東威海市榮成石島灣,首臺核電機組計劃在2014年開工建設。首臺CAP1400能否符合預期設計,并從圖紙變成現實,是我國核電產業面臨的新挑戰。
CAP1400項目總設計師、上海核工院院長鄭明光表示,CAP1400核電站研發設計已經取得重要進展,在保留了非能動設計理念同時,更為簡化,安全性和經濟性有了進一步的提升。
“我們在設計中還增強了核電站抗擊地震、外部水淹等極端自然災害的設防。”鄭明光說,三代核電電站的構筑物、設備和系統可以承受類似福島地震及引起的海嘯的沖擊,可以實現并維持安全停堆,安全殼可以保持完整性。
據介紹, CAP1400概念設計和初步設計任務已經完成,初步設計方案已經通過了國家能源局組織的專家評審程序。
“CAP1400作為國家重大科技專項,不僅是公司的品牌,更是國家的品牌。”王炳華強調。
■設備制造水平不可忽視
——CAP1400重大專項示范工程核島設備國產化率預計將達到80%以上
按原計劃,三門1號本將于2014年底并網發電,但因AP1000機組屬于世界首堆,相關尖端設備制造要求高、挑戰大,加上施工設計滯后、福島事故后的安全檢查等因素,工期有所延誤。
雖然全球范圍內首臺新型號核電機組工期延誤普遍存在,但不可忽視設備制造水平對核電自主化的影響。
為避免走上一些行業“引進、吸收又落后”的老路,我國一開始就全程介入AP1000依托工程的裝備、關鍵部件的研發生產,從圖紙到設備成品,都有明確的國產化時間表。
王炳華說,三門和海陽在建的4臺核電機組設備國產化率平均為55%,第四臺機組國產化率預計將達到72%。他表示,通過AP1000設備設計和制造技術的引進、消化、吸收,一大批核心核電設備研制企業已全面掌握了AP1000核島主要設備的制造技術,材料及設備的制造裝備能力進一步提升。
“預計CAP1400重大專項示范工程核島國產化率將達到80%以上。”鄭明光說。
為支撐AP1000核電自主化建設,國家核電從依托項目,就開始了國產化的標準設計。“標準化設計是我國核電發展的必由之路。”鄭明光說,設定了標準,可以充分發揮模塊化的優勢,減少不必要的重復勞動,讓有限的設計力量用于優化和改進設計。
他表示,國產化AP1000標準設計已經完成,在設計上能有效支撐我國后續AP1000核電自主化、標準化、批量化建設的需要。
標準化設計更大意義在于,推動我國三代核電技術標準體系的建設,統一技術路線,與國際接軌,提升我國在標準領域的話語權。
從工程角度看,標準化設計也是節約工期,降低成本,提高核電經濟性的選擇。國核工程公司副總經理王明彈表示,標準化后才能規模化,為后期工作推進打下基礎。
王炳華表示,技術上先進,設備上一開始就推進自主化研制,整個三代核電產業鏈都起來了,未來CAP1400在國際市場上定會非常有競爭力。(喻思孌)
原標題:世界首臺AP1000機組核島土建基本完工,建設進入收官階段——走近三代核電AP1000