作為十六個國家科技重大專項(xiàng)之一，大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站專項(xiàng)與大型飛機(jī)、載人航天與探月等工程一起，承擔(dān)著以科技發(fā)展的局部躍升帶動生產(chǎn)力跨越發(fā)展，并填補(bǔ)國家戰(zhàn)略空白的重大使命，是我國科技發(fā)展的重中之重。其中，高溫氣冷堆示范工程的目標(biāo)，是建設(shè)一座20萬千瓦的模塊式高溫氣冷堆核電站，為我國發(fā)展第四代核電技術(shù)奠定基礎(chǔ)。
位于山東榮成的高溫氣冷堆示范工程于2012年12月開建，由華能集團(tuán)（以下簡稱“華能”）旗下華能山東石島灣核電有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)與運(yùn)營。該工程采用我國自主研發(fā)的高溫氣冷堆技術(shù)，被行業(yè)公認(rèn)為是全球首個將四代核電技術(shù)特征商業(yè)化的示范項(xiàng)目。今年7月，工程進(jìn)入全面調(diào)試階段，距并網(wǎng)發(fā)電僅有“最后一公里”。
高溫氣冷堆示范工程不僅是我國核電自主創(chuàng)新的重大標(biāo)志性工程，也是華能主導(dǎo)落地的首個核電項(xiàng)目，涉及面廣、要求高、難度大。對此，華能集團(tuán)黨組書記、董事長舒印彪8月28在該集團(tuán)主辦的“華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程現(xiàn)場報告暨研討會”上坦言：“在示范工程最后沖刺期，華能將切實(shí)履行業(yè)主主體責(zé)任，舉全集團(tuán)之力推進(jìn)示范工程建設(shè)，加快關(guān)鍵核心領(lǐng)域‘卡脖子’技術(shù)攻關(guān)，全力打造以標(biāo)準(zhǔn)、專利為核心的完整自主知識產(chǎn)權(quán)體系，加快商業(yè)化推廣應(yīng)用，搶占第四代核電技術(shù)競爭的制高點(diǎn)。同時，一體推進(jìn)石島灣核電基地開發(fā)建設(shè)，全力打造千萬千瓦級三大核電基地。”
舒印彪全程主持了當(dāng)天下午的研討會，這是他掌舵華能20個月來第二次邀請能源動力領(lǐng)域的院士共商華能核電發(fā)展。14位院士及核能行業(yè)專家參加會議，并圍繞示范工程調(diào)試、經(jīng)濟(jì)性和推廣應(yīng)用提出了建議。
攻堅調(diào)試——
2021年首次并網(wǎng)發(fā)電
進(jìn)入調(diào)試階段，意味著高溫氣冷堆示范工程已安裝就位的部件和系統(tǒng)將進(jìn)行各種無核和帶核反應(yīng)試驗(yàn)，土建安裝質(zhì)量、核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和設(shè)備性能是否達(dá)到正常和事故工況下設(shè)計要求，都將接受全面“體檢”，因此工程完成度和建造質(zhì)量至關(guān)重要。
報告會上，華能副總工程師、華能核電公司執(zhí)行董事張濤介紹，目前示范項(xiàng)目一回路核心反應(yīng)堆系統(tǒng)已安裝完成，并形成整個回路；30%的系統(tǒng)已完成調(diào)試并投入運(yùn)行，具備全面調(diào)試的基礎(chǔ)條件；90%的系統(tǒng)已完成安裝并移交調(diào)試生產(chǎn)，具備系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)試條件?！翱傮w看，核島、常規(guī)島，包括BOP的土建已基本完成，整個安裝進(jìn)度達(dá)到98%以上?！?
張濤介紹，按計劃，高溫氣冷堆示范工程將于今年下半年實(shí)現(xiàn)冷試和熱試明年實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆首次裝料、臨界和并網(wǎng)發(fā)電。“目前，整個生產(chǎn)準(zhǔn)備持有操縱員執(zhí)照65人，能夠保證整個生產(chǎn)體系正常運(yùn)轉(zhuǎn)?！?
作為技術(shù)原創(chuàng)方，清華大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊親歷了這項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)堆走向工程示范的全過程。對于并網(wǎng)前的攻堅，清華大學(xué)黨委書記陳旭表示，要清醒認(rèn)識到世界首堆在調(diào)試過程中可能會出現(xiàn)的問題，做好充分準(zhǔn)備，全力克服困難。
對此，中國科學(xué)院院士王大中、中國工程院院士葉奇蓁表示贊同。葉奇蓁指出，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，首堆綜合調(diào)試相當(dāng)困難。“因?yàn)闆]有可參考的過往經(jīng)驗(yàn)，另外包括設(shè)計、設(shè)備、施工等很多問題都會在綜合調(diào)試中暴露出來。所以，一定要認(rèn)真編制每個調(diào)試大綱，同時對可能出現(xiàn)的故障做好預(yù)案?！?
協(xié)同創(chuàng)新——
設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)93.4%
高溫氣冷堆示范工程于2006年列入國家科技重大專項(xiàng)，彼時便明確了設(shè)備國產(chǎn)化率75%的目標(biāo)。那么開工近八年后，這個目標(biāo)是否完成？
據(jù)了解，示范工程核島設(shè)備大概有15000件，常規(guī)島設(shè)備12000件，首次使用設(shè)備2200余臺套，創(chuàng)新型設(shè)備660余臺套。“十大核心設(shè)備和系統(tǒng)包括燃料元件、壓力容器、主氦風(fēng)機(jī)、蒸汽發(fā)生器、堆內(nèi)金屬構(gòu)件、控制棒、吸收球、燃料裝卸系統(tǒng)、氦凈化系統(tǒng)以及乏燃料干式儲存等，進(jìn)口設(shè)備主要涉及核級石墨、氦氣閥門和電磁軸承?！鼻迦A大學(xué)核研院院長、高溫氣冷堆專項(xiàng)總師張作義介紹。
“從設(shè)備制造國產(chǎn)化情況看，示范工程國產(chǎn)化率已達(dá)93.4%，遠(yuǎn)超重大專項(xiàng)預(yù)設(shè)目標(biāo)，是目前國產(chǎn)化率最高的核電項(xiàng)目。另外，氦氣閥門和電磁軸承國產(chǎn)化研究已取得基礎(chǔ)性進(jìn)展，核級石墨國產(chǎn)化也在積極研究推進(jìn)?！睆垵Q。
高溫氣冷堆是創(chuàng)新型核電工程，其設(shè)備國產(chǎn)化率大幅躍升，關(guān)鍵得益于以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系。正如張作義此前所感慨，“如果沒有華能十幾年的支持，沒有各合作方的協(xié)同，這項(xiàng)技術(shù)走不到工程實(shí)施。”
對于核電科技領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新，華能也提出了相應(yīng)規(guī)劃，即通過“小核心、大協(xié)作”技術(shù)平臺，聯(lián)合高校、科研院所、制造廠以及設(shè)計院，形成核安全、項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)和運(yùn)營三大體系，以及管理和技術(shù)兩套標(biāo)準(zhǔn)，并力爭形成一批相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。“未來華能核電科技創(chuàng)新要具備五種能力，即高溫堆綜合應(yīng)用、火電廠址替代、核電廠智慧運(yùn)行、建立項(xiàng)目建設(shè)四大管控平臺、形成核電集約化的技術(shù)支持平臺?！睆垵忉?。
加碼布局——
鎖定三大核電基地
作為綜合性能源集團(tuán)，華能近年來加快轉(zhuǎn)型步伐，持續(xù)發(fā)力清潔能源產(chǎn)業(yè)，目前清潔能源裝機(jī)占比達(dá)33.83%。“加快發(fā)展核電，打造重要的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是推進(jìn)華能轉(zhuǎn)型升級的重要方向和戰(zhàn)略選擇?！笔嬗”氡硎荆笆奈濉逼陂g，華能將全面開發(fā)建設(shè)石島灣、昌江、霞浦三大核電基地，核電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段。
據(jù)了解，上述三大核電基地中，石島灣基地目前在建一臺高溫氣冷堆，四臺百萬級壓水堆電站正在積極推進(jìn)；海南昌江基地兩臺百萬級壓水堆9月2日獲國家核準(zhǔn)；福建霞浦基地已列入國家規(guī)劃。
對于中遠(yuǎn)期發(fā)展，華能今年8月發(fā)布的《中國華能集團(tuán)有限公司核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃（2011-2035）》對高溫氣冷堆和壓水堆做出了相應(yīng)安排。其中，高溫氣冷堆實(shí)現(xiàn)從優(yōu)化完善到提升發(fā)展和規(guī)模發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)在中國內(nèi)陸和海外市場的突破，同時在制氫、高溫化工、核能供熱、海水淡化、氦氣透平等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多元化產(chǎn)業(yè)應(yīng)用；壓水堆在三大核電基地建設(shè)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)規(guī)模發(fā)展和高效發(fā)展，規(guī)劃在2035年達(dá)到兩個15%，即在國內(nèi)核電新增裝機(jī)中占比15%，同時核電發(fā)電量在華能總發(fā)電量中占比15%。
針對高溫堆產(chǎn)業(yè)化，多位院士和核能行業(yè)專家建議，在建好示范工程基礎(chǔ)上，應(yīng)集中力量開展以提高運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的技術(shù)完善和優(yōu)化，并明確技術(shù)市場定位，為多元化市場推廣打好基礎(chǔ)。
