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新华财经:打造“天生”安全的核电站 央企在核电领域不断突破创新

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发布时间:2024-05-05    信息来源:中国华能

华能石岛湾核电基地是华能三大核电基地之一,规划总装机容量超过800万千瓦。基地在运1台20万千瓦高温气冷堆示范工程,同时扩建4台百万千瓦“华龙一号”商用压水堆机组。华能石岛湾高温气冷堆示范工程于2023年12月6日投入商运,设备国产化率达到93.4%。今年3月27日,示范工程核能供暖项目正式并网运行。

这是新华财经记者近日在参与由国务院国资委资讯中心和中国华能共同组织的“走进新国企——向新而行 智造未来”融媒体采访团走进华能石岛湾核电基地的调研活动中,从华能石岛湾核电企业获悉的内容。

目前,华能石岛湾核电基地扩建一期工程也已经正式核准。从“谈核色变”到“天生安全”,再到与当地和谐发展,华能石岛湾核电基地正向新而行,全力助推我国核电安全发展、提升我国核电科技创新能力。

“天生”安全的核电站

据先容,华能石岛湾高温气冷堆示范工程的“高温”,指的是堆内核燃料和其他材料均采用耐高温材料,这些条件使得高温气冷堆的工作温度和冷却剂的堆芯出口温度可以达到其它堆型难以企及的高度——900至1000摄氏度。所谓“气冷”则是区别于“水冷”,通过气体进行堆芯冷却和热传导。

如此高温,再加上一些“谈核色变”的顾虑,“安全”无疑是大家最为关注的话题。

“不怕没有电、不怕没有水、不怕没有气、不怕没有人。在最极端的情况下,即使反应堆突发故障或遭遇自然灾害,一切操作系统都失灵的情况下,不依靠任何外界干预,反应堆仍然可以依靠自身的物理特性,保持在安全状态。”华能石岛湾核电企业运行部运行值长仝礼允拿着一个直径6厘米的黑色圆球进行揭秘,这个拳头般大小的黑色圆球看起来并不起眼,却“内涵丰富”。它最外面一层是厚约5毫米的石墨,里面包裹着约1.2万颗小米粒一样的燃料包覆颗粒,每颗“小米粒”直径不足1毫米。小米粒最内层是核燃料,外面由四层耐高温的陶瓷“盔甲”层层包裹着,这套盔甲最高可承受1620摄氏度的高温。反应堆任何事故下,堆芯内部最高的温度低于1620摄氏度。因此能保证包覆燃料颗粒的完整性不受影响,可有效防止放射性物质外泄。

事实上,要实现核能安全,必须确保三大要素:一是核裂变反应的有效控制,二是及时导出停堆以后堆芯的余热,三是牢牢地把放射性物质包容起来。如果反应堆不靠外部动力、冷却剂等,就能确保核反应不失控、反应堆不熔毁、放射性不泄漏,那就是“天生安全”的。上述耐高温的球形燃料元件仅仅是解决“天生安全”三道防线的第一道防线。

华能石岛湾高温气冷堆示范工程的第二道防线是反应堆具有自稳特性。高温气冷堆在物理设计上具有负反应性温度系数。当温度升高达到设定阈值时,反应堆会进行负反馈,反应堆功率自己就会降下来。借助这一特性实现自然停堆,使核裂变反应得到有效控制。

高温气冷堆示范工程的第三道防线则是非能动的余热排出系统。该反应堆在停堆后,堆芯还会存在余热,需要把这些热量导出才能确保反应堆的安全。高温气冷堆设置了一套非能动的余热排出系统。不需要任何的外界动力,不需要水泵和风机,堆芯余热能够借助热传导、自然对流换热和热辐射等自然机制的非能动方式,将热量释放到大气中,避免堆芯过热发生熔毁。层层防线之下,华能石岛湾高温气冷堆核电站在全世界首次于商业规模核电站上实现“固有安全”。

仝礼允说,除了“天生安全”这个优势,高温气冷堆还有一个优势就在名字里——高温。居民供暖北方地区对集中清洁供暖需求较大,高温气冷堆作为零碳清洁能源,居民供暖具有广阔应用前景。目前,高温气冷堆示范工程在刚刚结束的这个供暖季,已实现向所在地供热。示范工程对宁津街道区域供热项目,与燃煤锅炉集中供热相比,预计每年可节约标煤约3700吨,可减排的烟尘、二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等,预计将超6700吨。

值得注意的是,作为“产学研用”深度融合的工程项目,该示范工程设备国产化率达到93.4%,仅首台套设备就有2200多台(套),创新型设备有600余台(套)。依托这一工程,我国系统掌握了高温气冷堆设计、制造、建设、调试、运维技术,培养了一批具备高温气冷堆建设和运维管理经验的专业人才队伍,形成一套可复制、可推广的标准化管理体系,并建立起以专利、技术标准、App著作权为核心的自主常识产权体系。

核电站与当地共同发展

事实上,从2007年国家科技重大专项—200MW高温气冷堆示范工程作为威海地区建设的第一座核电站落地开始,让当地老百姓接纳核电、支撑核电,也成为项目外的一个“重要工程”。

据了解,在石岛湾周围的海域,有着大大小小的海带养殖场。海产品养殖业是荣成当地经济的支柱之一,要在海边建设核电站的消息在当地引起了不小的反响。海带是一种冷水性海藻,在成长过程中对温度十分敏感,如果海水温度超过20℃,海带不仅不长还会糜烂。对于靠海带谋生的养殖户而言,核电站会不会让海水升温?会不会有放射性物质排放?他们的海带还能不能在这里养殖?让当地老百姓产生了很多的疑虑和担忧。甚至在一定程度上对当地的旅游房地产业产生了影响。

“恐惧与偏见,是横亘在核电与公众之间的一道鸿沟,要想填平这道鸿沟,解决核电建设的关键难题,就得让大家了解核电究竟是什么样子。”华能石岛湾核电企业培训中心理论教员李晶说,为此,大家用数据说话、用科学沟通。让科普志愿者走进校园,开展了一系列科普校园行活动,邀请社会公众来到核电现场,让当地群众在零距离的交流中感受第四代核电技术的本质安全、核电企业严慎细实的工作作风,以及华能核电人守护核安全、捍卫核安全的决心。此外,为了让海带养殖户放下担忧,志愿者们细心讲解高温气冷堆温排水情况,让大伙知道高温气冷堆绝不会对海洋生态红线区产生不利影响。

时至今日,伴随着高温气冷堆如火如荼地建设,荣成这座海边小城也火了起来。导游们也不无自豪地先容说,中国最牛的核电就在大家荣成。

2023年,石岛湾核电基地扩建一期工程正式核准。此时,周围民众对新项目建设的态度与十几年前已经截然不同。他们说,自从高温气冷堆建设以来,这里的道路越来越宽、游客越来越多、环境越来越整洁、生意越来越红火、就业越来越容易了。新项目一定会让乡亲们更加富裕。

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