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中国核电“华龙出海”
作者:admin 发表时间:2024-03-05 [浏览量:2]
摘要:经过近 30 年的探索,我国自主研发,并拥有完整自主知识产权的第三代核电技术华龙一号,终于迎来了注入灵魂的重要一步:装填核燃料。 9月4日下午,位于福建的中核集团福清核电站 5 号机组开始进行核燃料首次装载,这也是全球第一个走入填料流程的华龙一号核

  经过近 30 年的探索,我国自主研发,并拥有完整自主知识产权的第三代核电技术“华龙一号”,终于迎来了注入灵魂的重要一步:装填核燃料。

  9月4日下午,位于福建的中核集团福清核电站 5 号机组开始进行核燃料首次装载,这也是全球第一个走入填料流程的“华龙一号”核反应堆。首次装料是核电站开始商业运行、并网发电前最重要的环节,在这一阶段,全新的核燃料组件会被依次装入堆芯的压力容器中,之后,机组将进入带核调试阶段,核反应堆开始发生反应。

  填料也是核电站有核试验和无核试验的分界点。在填料前,反应堆只是没有灵魂的空壳,在填料后,核电站才有了动起来的能力,真正严峻的安全考验也将随之而来。

  开始填料也标志着,我国自研核电机组“华龙一号”正式进入了带核调试阶段,向建成投产迈出了重要一步。

  和大众熟知的秦山、大亚湾、田湾不同,“华龙一号”并不是某座核电站的名字,而是我国自主研发的第三代压水堆核电站技术的代称。

  也就是说,华龙一号不止可以出现在福清,也可能出现在未来的秦山、大亚湾,甚至会出现在巴基斯坦、阿根廷、英国这些合作国家的核电站里。

  尽管在华龙一号出现之前,我国已经能够自行设计建造核电站,但是核电站里的反应堆堆芯使用的仍旧是法国设计的 157 核燃料组件布局,而华龙一号则是我国自主研发的第三代核电技术,采取了目前世界上独一无二的 177 装载方案。

  据华龙一号工程师介绍,法国设计的 157 方案内包括 157 组核燃料组件,而华龙一号在国外通用的 157 布局的基础上,每边再增加 5 组组件,共使用 177 组组件。增加组件后,华龙一号的堆芯换料周期更长,可以由通常的 12 个月延长至 18 个月,整体功率更大,可以达到百万千瓦级别,同时堆芯功率密度降低(堆芯体积变大),安全性能也有所提升。

  而堆芯插入完成后,反应堆压力容器就会徐徐启动,用 15.4 兆帕的压力把堆芯拘束在其中。

  据央视报道,华龙一号共获得了 700 余件专利和 120 余项软件著作权,涵盖了燃料运行、反应堆维护技术等多个领域,是真正的国产核电。在华龙一号使用的全部技术中,国产率超过了 85%。

  华龙一号用到的核燃料组件由 17x17 的核燃料单元构成,仅一个组件就高 4 米多,重 670 公斤,堪称庞然大物。核燃料组件不仅大,而且危险。每一个燃料单元拆开来,都是锆合金包着铀燃料,处理起来必须小心翼翼,确保每一组燃料组件的安装都谨遵标准规范以及操作规程,因此往往装配一组燃料就要用掉半个多小时。

  作为核电站的能量之源,核燃料组件也是最脆弱、研发难度最高的部分之一。在华龙一号出现之前,我国核燃料长期依赖国外技术转化,缺乏自主知识产权,中国核电站不得不插上外国“芯”。而华龙一号用到的CF3核燃料组件,是百分百的中国芯。

  CF 是 Chinese Fuel 的简称,从年中核集团成立重点科技专项,全力攻克自研核燃料难题,到 CF 燃料的诞生,已经经历了十年时间。其中,最大的难题就是燃料组件的包壳设计。

  在核燃料组件中,包壳承担着容纳核燃料的重任,其性能直接关乎核电站的安全。在反应堆工作过程中,包壳要承受核燃料裂变造成的辐照损伤,还要承受芯体材料尺寸变化而产生的应力,承受冷却剂冲刷造成的腐蚀和疲劳。最重要的是,当燃料棒在应急情况下入冷水时急速冷却时,包壳一定要保持完整,避免燃料棒迸裂造成核泄漏。

  经历了十多年的开发验证,我国核动力院终于研发出了满足安全要求的 N36 高性能锆合金,性能达到国际先进水平,保障了国内核电燃料的自主性。

  巴基斯坦是华龙一号出海的第一站。目前,采用华龙一号技术的巴基斯坦卡拉奇核电站(K2、K3 堆)已经完成外层安全壳穹顶吊装,这也是目前巴基斯坦国内最大的核电项目。同时,中广核与法国电力集团签署了英国新建核电项目一揽子协议,将一起在英国建设三个核电项目,其中,布拉德韦尔 B 项目将使用华龙一号技术。

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