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国家电投发布三代核电自主化标志性成果“国和一号”

文章来源:国家电力投资集团有限公司   发布时间:2020-10-16

近日,国家电力投资集团有限公司(以下简称“国家电投”)在上海正式发布了我国三代核电自主化标志性成果——中国自主核电技术品牌、世界先进三代核电型号“国和一号”。

自主创新 研发设计“国和一号”

“国和一号”,是国家电投落实我国三代核电自主化发展战略,在引进消化吸收三代非能动压水堆核电技术的基础上,依托工程项目建设实践和国家大型先进压水堆核电站重大专项(以下简称“压水堆重大专项”)开发的、具有自主知识产权的大型先进非能动压水堆核电型号,是完全自主设计的中国核电技术品牌,代表世界三代核电先进水平,具有“安全系数高、经济性能好、创新成果多”等诸多特点和优势。

“国和一号”的开发,集中国三代核电技术和产业创新之大成,汇聚了国家、行业、产业全方位的力量。其研发工作从2008年正式启动,历时12年科研攻关,477家单位、26000余名技术人员参与其中。中美核能合作协议界定,净功率超过135万千瓦才能拥有三代非能动核电自主知识产权。为此,国家电投上海核工院以压水堆重大专项总设计师郑明光为代表的技术团队,对“国和一号”顶层设计方案进行了全局性的创新,包括增加钢制安全壳的厚度和直径以扩大核岛空间,重新设计研制蒸汽发生器,大幅度优化主泵流量、主管道流通截面等,实现型号总体性能和效率的全面提升。2014年1月,“国和一号”初步设计通过国家能源局评审;2016年2月,通过我国史上范围最广、内容最深的联合安全审评;2016年4月,通过国际原子能机构通用安全审评,获得国际认可。目前,“国和一号”示范工程施工设计已完成99.2%。

在安全性上,“国和一号”基于多层防御体系并系统性地应用“非能动”和“简化”理念,经过了完整的试验验证。包括新建22个台架,完成17项试验共887个工况,完成了堆芯熔融、安全壳冷却等6大试验课题,建成了一批具有世界先进水平的综合配套试验设施,支撑型号安全审评,确保安全。

在经济性上,“国和一号”具有明显竞争优势,成功打破了多项技术垄断,主泵、爆破阀、压力容器、蒸汽发生器、堆内构件、控制棒驱动机构、大锻件、核级焊材、690U型管等关键设备、关键材料全部实现自主化设计和国产化制造,设备整体国产化率达到90%以上,批量化后工程造价还能再降低,具有国际竞争力。

在创新性上,“国和一号”取得多项成果。截至2020年8月,压水堆重大专项累计形成知识产权成果6513项,获得国家授权专利1052项,形成新产品、新材料、新工艺、新装置、新软件392项。2016年,“国和一号”通过中国专利保护学会专家评审,认为“具有自主知识产权和出口权”,为我国三代先进核电的规模化、批量化发展与“走出去”提供了有力保障。

完成三代核电自主化战略 实现产业跨越

2006年党中央、国务院决定实施三代核电自主化战略,上海核工院作为三代非能动核电“引进消化吸收再创新”的技术主体,汇聚国家、行业、产业力量,全面建成三门、海阳全球首批三代核电非能动核电项目,依托国家科技重大专项,成功开发大型先进压水堆核电型号“国和一号”,这是我国核电自主化道路上取得的又一个重大胜利。

三代核电自主化依托项目三门、海阳4台机组历经十年建设,在2018年9月至2019年1月间陆续投运。以依托项目全面建成为标志,我国完整掌握三代核电工程建设技术。作为非能动核电技术“全球首堆”,三门、海阳依托项目4台机组建设中广泛采用新技术、新材料、新工艺以及新的项目管理模式。机组投运以来,运行表现卓越。根据世界核电运营者协会(WAN0)官方公布,截至2019年底三门1号机组和海阳1号机组WANO综合指标得分100分,并列世界第一。特别是首次换料大修,创造了国内国际核电机组首次换料大修最短工期记录。依托项目建成投产,全面检验了三代核电技术引进的完整性和有效性,形成了强大的三代核电工程建设能力。依托项目成功实践,也充分证明了“开放和合作”是国际科技领域实现共赢的必然和趋势。

按照三代核电自主化工作的整体部署,基于全面完成三代核电AP1000非能动核电技术的转让和消化、三代核电自主化依托项目的经验反馈及安全审评要求、以及设备和大宗材料100%国产化的发展要求,上海核工院还高质量完成了国产化CAP1000的标准设计,工程建设周期、项目造价进一步降低。目前CAP1000标准化设计初步安全分析报告通过国家核安全局技术审查,后续项目工程建设的条件已然具备。

三代核电自主化战略布局在“点”,更在“面”。结合依托项目、技术引进、设备国产化和重大专项研发,我国核电产业的多项技术和工艺空白得以填补,并建成了具有国际先进水平的三代核电自主创新体系和产业链体系,全面构建了新时期核电自主设计体系、试验验证体系、装备供应链体系、标准体系、安全审评体系、仪控体系、模块化建造体系和人才体系等“八大体系”。

通过系统推进设备国产化和自主化工作,组织国内装备制造企业对三代核电关键设备进行长时间攻关,全面提升了核电装备制造企业的水平,我国已具备年产6~8台套先进核电机组的装备能力。同时,研制完整的三代核电仪控系统平台,打造了具备国家战略意义的先进核燃料组件制造体系,解决了核电关键技术“受制于人”的问题,彰显了国家速度、国家力量。针对我国核电工程设计与分析软件技术短板,2010年起,COSINE软件体系研发工作全面启动,致力于打造一整套基于自主源代码原始编程与开发的核电厂设计与安全分析软件。目前,COSINE软件核安全取证工作有序推进,有力支撑我国核电自主化发展与“走出去”。

践行国家能源战略 从核电迈向核能

从自主设计研发我国大陆第一座核电站,到自主设计研发我国第一个出口的核电站;从技术支持我国第一座重水堆核电站建设,到肩负我国“三代核电自主化”引进消化吸收再创新的重任;从推进三代核电自主化依托项目顺利商运,到完成具有自主知识产权的“国和一号”型号研发,上海核工院受命于国家电力资源匮乏的危难之时,成长于国家核电技术突破发展的跨越之中,为中国核电事业从无到有、从小到大贡献了举足轻重的力量。

站在中国核电50年发展新的起点,作为国家电投核能技术创新和型号开发的主体、三代非能动系列技术运用推广的主体以及核能项目工程总承包主体,上海核工院自觉贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略,加快由核电向核能拓展、单一核能向多能综合利用拓展、核能向核技术利用和核环保拓展的“三个拓展”,实现核能创新发展向多领域、“深水区”“无人区”迈进;实现“国和一号”国家工程卓越交付,圆满完成好国家重大专项任务,积极推动“国和一号”、国产化CAP1000批量化建设,实现“国和”系列核电安全性、先进性、经济性的全面丰收;瞄准未来发展,全力开拓一体化供热堆项目落地、深化四代堆的研究,回答好核能高质量发展要求的答卷,成为“世界一流核能成套技术开发商”和“世界一流核能整体解决方案提供商”。

【责任编辑:赵艺涵】

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