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核電丨從二代到三代:讓電更安全更清潔

2020-09-28 10:52:52 來源:中國電力新聞網

9月21日,由國家電力投資集團有限公司上海核工程研究設計院(以下簡稱“上海核工院”)負責建造管理的全球首堆AP1000三代核電非能動依托項目三門1號機組商運滿兩周年。截至目前,三門1號機組共發出“綠電”185億千瓦時,約占浙江省用電量2%,減少發電用煤約570萬噸,減少溫室氣體二氧化碳排放量約1460萬噸,相當于造林2.4萬公頃。WANO(世界核電運營者協會)官方數據顯示,截至2019年底,三門1號機組和海陽1號機組WANO綜合指標得分100分,并列世界第一,海陽1、2號機組首次換料大修相繼創造國內和國際百萬千瓦核電機組最短工期紀錄。三門、海陽非能動依托項目各項性能指標達到世界先進水平,標志著我國完整掌握三代核電工程建設能力。

近日,上海核工院再傳來喜訊,由該院自主研發的中國自主核電技術品牌、世界先進三代核電型號“國和一號”研發設計完成,并將于9月28日發布“國和一號”品牌,這標志著我國核電技術自主實現了從“二代”到“三代”的真正跨越。

更安全 更清潔 更高效

核電站是利用原子核裂變的能量進行發電的電站。20世紀90年代,世界核電業界進一步提高了核電站的安全性要求,通常把滿足美國用戶要求文件(URD)或歐洲用戶要求(EUR)的核電機組稱為三代核電機組。

由上海核工院自主研發的“國和一號”是三代核電站的代表,基于多層防御體系并系統性地應用非能動和簡化理念,減少了設備和部件,依靠重力、溫差和氣體膨脹等自然力驅動安全系統,事故發生72小時內無須人工干預,發生嚴重事故概率降低100倍。“國和一號”經過了完整的試驗驗證,包括新建22個臺架,完成17項試驗共887個工況,完成了堆芯熔融、安全殼冷卻等6大試驗課題,建成了一批具有世界先進水平的綜合配套試驗設施,支撐型號安全審評,確保絕對安全。2016年2月,“國和一號”通過我國史上范圍最廣、內容最深的聯合安全審評;2016年4月,通過國際原子能機構通用安全審評,獲得國際認可。

作為大規模替代傳統化石能源的基荷電源,核能具有清潔無碳、能量密度大、供給可靠性高的特點,1千克核燃料全部裂變釋放的能量相當于2700噸標煤完全燃燒釋放的能量,不會產生二氧化硫、二氧化碳、氫氮化物等環境污染物。一臺“國和一號”機組年發電量可滿足2280萬居民的用電需求,與同等規模燃煤電站相比,每年減排二氧化碳900萬噸、二氧化硫3.9萬噸、煙塵0.5萬噸,相當于造林1.5萬公頃,釋放3900萬噸氧氣。

“國和一號”打破多項技術壟斷,關鍵設備、關鍵材料全部實現自主化設計和國產化制造,設備整體國產化率達到90%以上,批量化后工程造價還能再降低20%左右,具有國際競爭力。結合三門、海陽依托項目建設經驗反饋,應用簡化設計和模塊化理念,減少了材料數量和工程量,增加了土建與安裝的平行作業,批量化后縮短建造工期。設計壽命60年,機組額定功率大,換料周期長,使機組年發電量大大增加,簡化設計減少維修工作量,降低運行維修費用。使用先進核燃料,提高燃耗深度,減少燃料加工、運輸和乏燃料處理數量及費用。

畫得出 造得了 管得好

50年來,上海核工院已成為我國核電自主化的關鍵力量。2019年8月9日,按照黨中央、國務院的決策部署,國家電投全面深化核能體制、機制改革,組建核能技術創新與工程建設平臺,成立新國家核電(上海核工院)。

聚焦“世界一流研發”,上海核工院以型號為驅動,積極推動“國和”系列核電以及先進小堆型號開發和優化,做強供給側,引導需求側;聚焦關鍵技術以及前端技術研究,加大自主投入,進一步推動設計數字化、設備國產化、運維智能化,并布局研究堆聯合建設、聚變堆聯合研發;落實國家電投與上海市的戰略合作協議,全面強化國家電投核能產業創新中心建設,創建國家級先進核能技術創新中心,推動先進核能技術研發與成果應用,更好地把建設創新型國家戰略落實到核能領域。

聚焦“世界一流AE”,上海核工院發揮設計、建造一體化效能,成為中國乃至世界核能項目建設的重要力量。以“國家核電”平臺為主體,認真借鑒依托項目工程建設管理的寶貴實踐,集研發、設計、采購、建造、調試于一體,具有完整的核島全島設計能力,實現以設計為龍頭的EPCS完全貫通,努力成為國內建設能力最強和具有全球競爭力的一流核能總承包企業,并以更加安全、最高質量、最好管理,建成“國和一號”工程,確保核能項目卓越交付。

從核電 到核能 到未來

以“建設世界一流核能技術創新與工程建設平臺公司”為目標,新的國家核電(上海核工院)加快核電向核能的拓展與綜合利用,全面融入數字化、智慧化發展大勢。

上海核工院認真貫徹落實習近平總書記關于“推進北方地區冬季清潔供暖”和“堅決打贏藍天保衛戰”的重要指示,在海陽核電成功實現抽汽供熱、圓滿完成首個供暖季的同時,按照“更安全、更經濟、更數字智能、更和諧”的理念,成功研發了一體化核能供熱小堆,對緩解我國煤炭供應壓力、推動能源結構多元化發展、清潔供暖保障民生具有重要意義。全面建設覆蓋核電建設全領域業務的智慧工程平臺,打造了NUPOWER以及智慧工地兩大系統,實現數字化工程和數字化交付。目前,智慧工程平臺已完成第一階段部署,并應用于“國和一號”示范項目。

從“二代”到“三代”,是我國核電整體升級換代的過程,“安全、清潔、高效”始終是核電追求的目標。上海核工院50年的歷程,濃縮了中國核電自主化乃至國家工業體系的整體發展,從“跟跑”到“并跑”,我們一直在路上。而核能,已點亮萬家,連接你我,改變世界。

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