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核動力院:成就中國第三代核動力

來源:中國核工業報  發布日期:2016-02-02

  2015年,是中核集團中國核動力研究設計院建院50周年,也是“安全發展、奮勇攻關”的一年,更是“十二五”實現“兩個一百年”奮斗目標歷史進程中極為重要的收官之年。“十二五”期間,核動力院積極導入卓越績效管理模式,將可持續發展、市場導向、全面管理等理念與技術創新的動態性、系統性相統一,以“先進核動力創造者”為使命,充分實踐“自主創新,勇攀高峰”的精神理念,極大地激發了技術創新動力,成就了中國第三代核動力。

  繼2014年,核動力院獲得第十四屆全國質量獎鼓勵獎,同年獲得第三屆四川省質量獎后,2015年,核動力院榮獲“第十五屆全國質量獎”。

  打造自主三代核電家族

  成就了以“華龍一號”、ACP100多用途模塊式小型堆為代表的功率階梯化、用途多樣化的我國自主三代型譜化核電技術,形成了中國自主三代核電大家族,主要型號包括:ACP1000(華龍一號)、ACP600、ACP100、ACP100SACP25SACP10S(浮動核電站)等。

  1.孕育華龍之“芯”

  2015年5月7日,“華龍一號”首堆示范工程福清5號正式澆灌第一罐混凝土,標志我國第一臺自主三代核電機組正式開工。“華龍一號”的落地使中國成為繼美國、法國、俄羅斯之后,又一個擁有獨立自主的三代核電技術的國家,躋身先進核電技術“第一陣營”,是中國從核大國向核強國邁進的重要標志。

  “華龍一號”的成功離不開其技術發源地——核動力院。通過“十二五”期間科研攻關的努力,核動力院作為“華龍一號”核島核心反應堆及反應堆冷卻劑等系統的研發單位,承擔著其技術核心“177堆芯”,堆芯18個月換料,主設備設計壽命60年,以及能動加非能動安全系統PRS(二次側非能動余熱排出系統)和CIS(堆腔注水冷卻系統)等眾多三代核電關鍵技術研發和設計工作,可謂重任在肩。“十二五”期間,圍繞“華龍一號”的研發,核動力院共完成了20余項關鍵技術攻關,5大工程驗證實驗以及多個核心設備的自主研發。通過上述科研攻關,核動力院完成了“華龍一號”反應堆及一回路系統全部初步設計工作及部分施工設計工作,完成了我國自主知識產權的核電設計與分析軟件開發、完成了包括ZH-65型蒸汽發生器、ML-B型控制棒驅動機構、鍛造主管道、堆芯測量系統等在內的核島主設備研發、完成了能動加非能動安全系統的驗證實驗,為“華龍一號”的成功落地奠定了堅實基礎。

  2.ACP100模塊式小型堆

  模塊式小型堆作為安全可靠的分布式清潔能源,具有良好的廠址適應性、高度的安全性、靈活性,能滿足區域供熱、工業工藝供熱及海水淡化、電網供電及點對點供電等多種用途,可以更好適應未來核能市場要求,目前已成為國際上核能發展的重要方向之一。圍繞這一發展方向,“十二五”期間,核動力院傾力打造了擁有完全自主知識產權ACP100多用途模塊式小型堆,獲得國內外同行的高度認可。目前,中核集團正在積極推進ACP100的國內示范工程以及國際市場開發,預計不遠的將來,ACP100將在國內外核電市場上落地生根并大放異彩。

  3.ACP100SACP25SACP10S浮動核電站

  浮動核電站作為一種高度可靠、功能多樣、清潔環保的綜合性供給平臺,可用于供電、供熱、淡化海水,能滿足海上軍事基地、海上遠洋補給、海上孤島、海上石油開采等電、熱、水需求,具有較高的軍民應用價值和前景,對我國經略海洋發展戰略具有重要意義。核動力院結合渤海灣核能發電與稠油熱采的急切需求,持續開展浮動核電站技術研發工作,目前已形成ACP100S、ACP25S、ACP10S兩型自主知識產權的浮動核電站技術,其中關鍵技術攻關已基本完成,具備了工程應用條件。

  4.ACP600

  為滿足市場的多樣化需求,核動力院在CP650(秦山二期擴建項目技術)技術基礎上,充分利用“華龍一號”的科研成果,綜合考慮安全性、經濟性和可運行性能力,提出了滿足三代核電要求的ACP600核電技術方案。該型號主要滿足中小電網需求,市場需求一旦明確,可在短期內通過補充性科研攻關即可實現工程應用。

  建成中國第三代核動力研發平臺 實現“兩大一小”新格局

  核動力院設計并建成了由數字化設計研發、非放射性試驗研究和放射性試驗研究三個主體子平臺,以及信息化基礎條件和科研基礎設施兩大支撐的綜合性核動力技術研發平臺。

  面向核動力全生命周期,建成新一代綜合性核動力技術研發平臺;創新性地建立了我國核動力數字化設計研發體系;創新性地建立了先進的非放射性試驗研究平臺。

  軍民核動力技術研發平臺已成功應用于第三代核動力技術研發、以“華龍一號”為代表的完全自主知識產權第三代核電技術和超臨界水冷堆等第四代核電技術研發、新型核電燃料元件(CF2、CF3)的自主化研發,確定了核電站的安全運行與改進,為推動我國軍民核動力技術跨越發展,核電走出去戰略、促進國民經濟良性發展發揮了重要作用。

  燃料元件研發型譜化實現自主化

  核燃料元件一直以來都是制約我國核電發展和核電“走出去”的瓶頸。為打破這種局面,核動力院聯合中核建中、中核北方、中核運行等相關參研單位,打破技術壁壘,突破了結構和理論設計、燃料包殼研制、堆外試驗技術、材料輻照考驗、試驗件加工制造等關鍵技術,成功地研發出擁有自主知識產權的N36核燃料包殼材料及其管材、CF2燃料元件以及性能更優的CF3燃料元件。

  瞄準未來核燃料元件發展方向,核動力院正致力于性能更優的CF4燃料元件、ATF(耐事故燃料)燃料元件以及與行波堆、鉛鉍冷卻反應堆、超臨界水冷堆等四代堆型相適應的鈾鋯合金金屬燃料元件、多流程組合式燃料元件等新型燃料元件研發,為我國核電事業發展提供“糧食”基礎的同時,也進一步促進核電技術跨越式發展。

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