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中国四代核电自主创新大突破中国实验快堆发

2019-06-13 21:23:37来源:励志吧0次阅读

中国四代核电自主创新大突破——中国实验快堆发展之路

这是一个让中国人自豪的时刻,这也是一个让世界瞩目的时刻——2010年7月21日9时50分,在北京中国原子能科学研究院,中国核工业集团公司副总经理、中国实验快堆领导小组组长杨长利庄严宣布:“中国实验快堆达到首次临界。”他说,这标志着中国的四代核电系统技术取得了突破性进展,中国核能发展从此跨入新时代。

“核燃料越烧越多,核废料越烧越少”这曾是几代核电人的梦想。中国实验快堆首次临界,让这一梦想在中国核能专家们的手中正一步步接近现实。

起步,近半个世纪的梦想

中国实验快堆是中国科学家自主研发的座快中子反应堆,它可以将铀资源的利用率从压水堆的约1%提高到60%~70%,同时可以将压水堆乏燃料中存在的长寿命放射性废物当作核燃料烧掉。“因为具有更好的经济性、安全性和废物产生量少等特点,快堆被世界认为是第四代核电技术的关键。”中国原子能科学研究院快堆总工程师徐銤告诉,在快堆发展之路上,中国走了将近半个世纪的里程。

据了解,中国的快堆研究起步于上世纪60年代中期,主要在物理、热工、结构材料和钠工艺等方面开展了一些基础研究,并建成了一批小型实验装置。其中,有代表性的研究成果是1969年由周恩来总理特批50公斤高浓铀建成的“东风-6号”零功率实验装置,实现了我国快堆技术发展“零”的突破。

但此时,正值“文革”期间,国家经济困难,没有足够的科研经费,加上发展方向和技术路线不明确,快堆发展一时陷入困境。

直到上世纪80年代,改革开放的春风给我国高科技发展带来了生机。1986年3月,邓小平对王大珩、王淦昌、杨家墀、陈芳允等四位科学家关于我国应跟踪世界高技术前沿的建议信函作出重要批示,“863”高技术发展计划诞生。经专家论证,快堆脱颖而出,成为“863”计划能源反应堆主题项目。

1992年3月14日,国务院批准863计划能源技术领域的研究发展目标,建成一座热功率65兆瓦的中国实验快堆。徐銤说:“热功率65兆瓦、电功率20兆瓦的中国原型快堆的开发是我国快堆应用的‘关键一步’。”

合作,坚持自主创新

按照“863”计划中关于利用国外成熟经验和先进技术发展自己的宗旨,从1992年开始,中俄两国科学家在中国实验快堆建造中进行了全面合作,内容包括概念设计咨询、技术设计、设计验证实验、设计技术咨询、燃料组件和大型设备制造、人员培训等。2000年7月,两国政府签署在中国建造和运行快中子实验堆的合作协议,把中俄快堆技术合作推向新阶段。

“在技术合作中,中方始终坚持以我为主,在引进先进技术和成熟经验的同时全面消化吸收,并把自主创新作为贯穿设计、建造、安装、调试过程中的一条主线。”原子能科学研究院院长赵志祥告诉,中国实验快堆技术设计采取了符合世界快堆发展趋势的“高起点方案”,主要参数和系统设置接近商用快堆,使其具备了原型快堆的一些结构特点,其核安全特性要求达到后来提出的第四代先进核能系统的水平。

“快堆技术的困难,比热堆要复杂得多。中国实验快堆设计过程就是自主创新的过程。”赵志祥说,在工程设计方面,中国实验快堆与俄罗斯快堆技术相比取得了多方面突破:在世界上首次采用了非能动事故余热排出系统,与世界已建快堆相比,是安全的一座快堆;自主完成了反应堆换料系统设计,快堆的换料是在封闭系统中靠遥控自动完成的,经实验验证该设计是先进可靠的;采用了先进的数字化技术,自主完成计算机监控和主控室设计,大大简化了主控室操作,给操纵员应急操作带来了极大的方便……

建设,中国实验快堆实现临界

“如同搭积木与盖房子的关系,快堆的困难就是把实验变成一个工程。”徐銤说,2000年5月30日,随着罐混凝土浇灌,中国首座实验快堆开工建设。当时,科技部、环保部等主管部门现场检查和监造,中核集团快堆领导小组全程控制和协调,业主、设计、建筑施工、设备安装和建设监理单位等多路大军协同会战,合力攻关。

据介绍,在实验快堆建筑工程16个子项目中,安全要求、施工难度的是反应堆厂房。传统的核反应堆厂房穹顶为半球形,而快堆厂房穹顶是由4个半圆形组成的“瓜皮帽形”,又因为穹顶标高57米,致使反应堆大厅有40米的净空高度。这两个因素增加了穹顶的设计施工难度。核工业二院和核工业二四建设公司团结协作,精心设计,严格施工,于2002年8月15日实现主厂房封顶。

“中国实验快堆有近200多个系统,设备达7000多台套。除几个关键设备从国外进口外,其他全部由国内设计和制造,国产化率达到70%以上。”赵志祥说,比如,中国实验快堆的核心部件——堆容器,高12米,直径8米,壁厚25毫米,重达1100多吨,堆内构件多达900多种,重700多吨。该容器属于大型薄壁容器,制造和安装难度极大。中国一重集团与原子能院一起联合设计并承担了这一大型非标设备的制造和安装,并实现了一次制造成功、一次运输成功、一次安装成功,创造了快堆大型核设备制造的高质量,也谱写了自主创新的新篇章,同时标志着我国在核设备设计制造能力方面取得了新的突破。

“2008年底,中国实验快堆进入了紧张的集中调试阶段。原子能科学研究院全力以赴,用智慧和激情创造了零事故、联合调试工期短的世界纪录。”徐銤告诉,“2009年8月,反应堆装料前的调试任务全部圆满完成,并在9月取得了国家核安全局颁发的首次装料许可证。”

2010年7月21日,中国实验快堆实现首次临界,让中国成为继美、英、法等国之后,世界上第8个拥有快堆技术的国家。

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