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向老牌工業國技術輸出前,“華龍一號”經歷了多少曲折
關鍵字: 華龍1號因為三里島事故后的近三十多年,美國沒有進行新的核電站建設,作為世界壓水堆鼻祖的西屋公司因拿不到新訂單導致經費投入不足,設計能力嚴重下滑,對新理念和新技術應用中所出現問題的解決能力也不足。
AP1000最重要的革命性創新——主泵采用屏蔽泵就是新技術導致新問題的典型。屏蔽泵已大量應用于核航母和核潛艇等軍工設施,不但適用極其嚴格的核技術出口管制,還涉及軍控,原來用于制造軍用屏蔽電機泵的成熟的材料和工藝當然不能采用。美國的屏蔽泵制造商EMD公司為向中國出口用于AP1000的屏蔽泵,必須繞過美國政府的核技術出口管制清單,開發管制清單上沒有的新材料、新工藝等,為此需要進行大量的試驗和攻關,自然耗費相當的時間和經費,迄今屏蔽泵的研發過程說明了技術攻關的難度:如屏蔽泵的飛輪原來考慮用貧化鈾,由于涉及敏感的核材料,后改用鎢合金。
屏蔽泵對于核電反應堆的安全性到底有多關鍵呢?
目前任何不用屏蔽泵的核電廠,從本質上講都不能完全抗擊福島那種全廠斷電事故。因為軸封泵需要一個高壓上充泵提供軸承密封,一旦斷電必然產生一個漏點,一回路帶有放射性的水出來,一回路壓力邊界這道最重要的安全防線立刻不保。而屏蔽泵改動密封為靜密封,徹底消除了冷卻劑泄漏隱患,大大提高了運行安全性。
同時,為了確保AP1000主泵60年安全可靠運行,西屋和制造商EMD公司制定了極為嚴格甚至苛刻的設計標準和試驗驗證標準——無論是在主泵的設計、零部件材料還是制造精度、生產工藝方面,都突破以往的通用標準,提出了最高標準的要求,并要求必須滿足包括失水試驗在內的各種苛刻的熱瞬態試驗,堪稱世界之最。這些高標準的要求給主泵的研發與制造也帶來了各種困難與挑戰,主泵之路歷盡艱辛與坎坷。
2007年至2015年,經歷首臺主泵制造、首次工程和耐久試驗、產品批量制造、設計修改、第二次工程耐久試驗、再次設計修改和針對性驗證、第三次工程與耐久性試驗、設計修改和驗證性試驗等多次循環迭代過程,同時,得益于國家核安全監管部門自始至終嚴格審評和監管,使得AP1000屏蔽式主泵最終完善并固化設計。2016年三門一號機組的4臺主泵全部安裝成功,2017年通過了熱態調試。
ACP1000、ACPR1000與“華龍一號”的誕生
雖然當初國家決心以后全國核電站都用AP1000,但AP1000首堆不太順利,因而也就沒有反對中核與廣核繼續研發ACP1000和ACPR1000。不過,一個國家同時發展ACP1000、ACPR1000、AP1000三種堆型,就國內有限的核電行業資源而言,這么重復建設也太過浪費。于是,國家開始推動ACP1000和ACPR1000兩個堆型進行融合,但對中核集團和中廣核僅掛出“華龍一號”一塊牌子的表面融合方式非常不滿,進而強力推進技術融合。
ACP1000和ACPR1000兩個堆型融合談何容易,因為兩者從堆芯燃料組件數量開始就不一樣,按照誰的改了,另一方都要費很大勁進行后續設計修改。于是在合并過程中,中核和廣核又就各自提出的融合技術方案針鋒相對。最后的高級專家審評會上,中核集團以14:3的獨立專家投票結果大獲全勝而讓融合工作告一段落。雖然目前華龍還是擁有兩個不同的版本,但能做到堆芯統一還是進了一大步。
針對國家對于國內核電建設統一技術路線使用AP1000/CAP1400的基本方針,ACP1000和ACPR1000在發展過程中一直提出只用于出口。但在完成ACP1000和ACPR1000合并之后,為了推銷“華龍一號”,中核集團表示:國內沒有示范電站的話,巴基斯坦不會采用“華龍一號”,出口會受到直接影響。所以“華龍一號”就以這種非常曲線的方式在福建福清開建了。國內目前共有兩個廠址的四臺“華龍一號”機組開工,分別位于福建福清和廣西防城港。前兩臺是中核集團方案,后兩臺是中廣核方案。
由此可見,巴基斯坦和英國的“華龍一號”其實是兩種堆型。
結語
目前,中國已經順利完成了AP1000的國產化,基于AP1000發展而來的CAP1400更是青出于藍而勝于藍。在技術先進性上,以安全性不低于AP1000為基本目標的CAP1400明顯優于部分采用AP1000設計理念的“華龍一號”。
不過,“華龍一號”也具有自己的優勢。畢竟核電是最保守的行業,任何不經充分證明的新技術都不敢輕易嘗試,而AP1000作為革命性堆型,很多新技術是比較有爭議的。因而從工程建設的角度,以二代核電反應堆漸進改進而來的“華龍一號”更成熟穩妥一些。加上媒體對之前AP1000首堆建設中問題的渲染,CAP1400也連帶受拖累,所以最近“華龍一號”更火一些。
最后,我們由衷祝愿中國核電產業可以接著一帶一路的大潮,成為繼高鐵之后的又一張國家名片,并反哺軍用核工業,有力保障國家安全。
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- 責任編輯:孫武
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