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自主研发三代核电国和一号化解核电关键设备“卡脖子”

功夫：2019-06-27 浏览：1716次

? ? ? ? 历时10余年，在中国自主三代核电——大型先进压水堆核电站沉大专项的牵引下，全国200多家科研院所、高校和设备造作企业协同攻关，不仅诞生了拥有齐全自主知识产权和出口权的先进核电型号“国和一号（CAP1400）”，同时根基实现了三代核电关键设备及资料的国产化造作。这化解了中国核电产业从前在一些关键设备和资料上常被“卡脖子”的狼狈与无奈。

? ? ? ? ?澎湃新闻（www.thepaper.cn）6月25日从国度电力投资集团有限公司科技成就颁布会上海核工程钻研设计院有限公司（以下简称“上海核工院”）专场相识到，在国和一号（CAP1400）开发过程中，已形成新产品、新资料、新工艺、新装置等392项，形成知识产权4699项，形成行业、企业尺度近200项。这组数字的背后，是中国核电行业数年的磨砺。

? ? ? ? “这其中的好多资料和装置正本都必要进口。通过沉大专项的执行，这些产品和资料根基实现了国产化。对于我国可能出口核电的国度和地域，我们也相应申请了国表专利，确保将来走得出去。”国度科技沉大专项“大型先进压水堆核电站”总设计师、上海核工程钻研设计院院长郑明光在颁布会上暗示，国和一号/CAP1400的自主设计和开发带头了国内造作业系统的跃升。

? ? ? ?? 一个国度的核电实力强不强，首先要看有没有自主设计能力。若不具备自主设计能力，只能是盘桓在中低端水平的翻版或触及侵权红线。核电站属于安全尺度极高、系统复杂且精密的超等工程，自主型号研造不成能是一路坦途。郑明光此前接受专访时曾回顾说，核电安全尺度的大大提高，对整个设备的靠得住性设计、系统的靠得住性设计都是极大的考验。再加上，彼时中国的设备造作业尚难以满足国和一号/CAP1400的要求，萦绕型号的创新指标，设计方与造作方必要“跳一跳才够得着”。

? ? ? ? 回首10年前，参照三代核电的设计规格书，国内没有一家设备企业能齐全有效地造作出三代核电设备，通过引进三代核电AP1000自主化依附项目、国和一号/CAP1400沉大专项及其他三代核电项主张拉动，国内造就出全产业链的三代核电设备供给能力，中国核电设备实现了从二代到三代的沉大逾越。反过来，得益于关键设备国产化、大容量和简化系统、�？榛ㄔ斓忍氐�，当前世界最大的非能动压水堆核电站国和一号/CAP1400的经济脾气表突显，肩负着中国核电技术出海、带头中国核电设备“走出去”的使命。

? ? ? ? 沉大专项造就核电关键设备国产化

? ? ? ? 郑明光在颁布会上介绍称，国和一号/CAP1400的开发属于“高起点再创新”，它基于中国50年的核电厂研发、设计和工程经验，基于中国44个机组20多年的安全建设和运行经验，基于AP1000技术的消化吸收，也基于AP1000依附项主张建设经验。

? ? ? ? 2006年11月，国度决定引进美国西屋公司AP1000技术。浙江三门核电站和山东海阳核电站共4台机组被确定为中国三代核电自主化依附项目，2009年起头相继开工，并于2018年底、2019岁首相继并网发电。

? ? ? ? 2008年2月15日，国务院常务会议正式通过压水堆沉大专项总体执行规划，并将CAP1400的研发和示范工程建设列为沉大专项的沉点工作，由AP1000的技术受让方国度核电技术公司牵头，尝试产学研结合，宽泛吸收有关单元共同攻关。

? ? ? ? 基于AP1000技术，CAP1400型号在确定之初就被定位为：安全性不低于AP1000、经济性好于AP1000，整体设计寿命60年。其中，“C”为“中国”英文单词的首字母，“A”、“P”别离代表“先进（Advanced）”和“非能动（Passive）”英文单词的首字母，CAP1400的寓意即为中国装机容量为140万千瓦的先进非能动核电技术，2018年这一型号的中文名被确定为“国和一号”。国和一号/CAP1400选取非能动安整系统，机组设计寿命60年，换料周期18个月，机组可利用率约93%，满足目前世界上最严格的安全尺度。

? ? ? ? 面对西屋公司提出的“135万千瓦自主知识产权净功率红线”，中方设计团队唯有对国和一号/CAP1400进行革命性的、更大幅度的创新。通过扩大安全壳直径、增长蒸汽产生器流通面积等一系列底子性创新，国和一号/CAP1400的设计较AP1000启发了另一片新世界：好比，选取反映堆系统性低压损设计，流量增长了21%，扬程降低5%；堆芯规划从AP1000的157盒燃料组件造成了193盒燃料组件；蒸汽产生器提高传热效能，自主设计了汽水分离装置和新型蒸汽限流器；反映堆压力容器削减了焊缝；堆内构件取缔了中子屏蔽板和流量分配裙，增长了吊篮刚度等等。

? ? ? ? 在顶层设计改革的基础上，新的核电型号离不开新设备的支持。三代核电更高的安全尺度要求、技术尺度要求、技术参数要求对国内设备厂商的软硬件能力提出了新的挑战，其时国产化设备的造作能力还未达到能造作如此大功率设备的水平。“2007年、2008年，其时我们以三代核电的设计规格书请造作企业出产设备，其时国内没有一家企业能齐全有效地造作出三代核电设备。”郑明光回顾路。在此番时境下，一场设计方与设备方形成创新结合体进行技术攻关的长跑随之启动。

? ? ? ? 在颁布会上，上海核工院工程设备所副所长矫明分享了几个三代核电关键设备和资料的国产化案例。核岛关键设备价值往往高达几千万到数亿元不等，沉达几百吨靠近上千吨，对设计造作能力及造作商对于设计图纸的理解能力的要求都极度高。

? ? ? ? 反映堆压力容器是承载反映堆的主题设备、要求60年不成更换，设计寿命要求极度高。削减主环路的焊缝，能够大大提高核电技术安全性并削减运维功夫，因而，国和一号/CAP1400创新性地选取了整体铸造顶封头管嘴和一体化底封头。相迸宗堆焊，一体化焊件对造作厂设备配套能力的要求又上了一个台阶。

? ? ? ? 职能类似于高压锅密封圈的反映堆压力容器O型密封环，曾几何时是国表采购时时被禁运的设备。“密封”是核电运行和变乱状态下预防泄漏的第一关，这种零部件对重大的核电站来说看似微幼，但曾是真正的“卡脖子”环节，O型密封环更是整个核电密封系统中最复杂、最沉要的密封，从国表采办的价值高达几百万。该设备的国产化是国和一号/CAP1400钻研开发过程中一个急需突破的难题。为此，上海核工院和和宁波天生密封件有限公司结合成立了核电密封结合钻研中心，经过多年研造突破了国表垄断，国产化后产品价值约为三四十万元。

? ? ? ? 类似的由工程需要牵引出设备技术需要、设计方提出研造规划，设计方与造作方结合攻克的关键设备和资料还蕴含大型铸锻件、蒸发器690合金传热管、焊接资料等等。为降低设备研造风险并造就良性的竞争氛围，国和一号/CAP1400在发展设备研造及国产化过程中，对蒸汽产生器、压力容器、主泵、主管路等关键设备均铺排2-3家厂家进行造就，目前设备的国产化率已超过85%，可进一步达到90%以上。其余10%是能够国际采购的通用设备，目前没有出格受造于人的物项。

? ? ? ? 在国和一号/CAP1400等三代核电技术的带头下，国内各大造作企业实现了从不会到会、设备造作能力从二代核电到三代核电的跃升，这同时支持了如先进幼堆等国内核电型号的开发。

? ? ? ? 当前，国内已具备年产10台套以上的核电设备造作能力，位居全球第一。一位国内一线设备造作企业高管对澎湃新闻介绍，在这个过程中，中国企业的设备能力在一些机械加工设备和沉要工具工装上已达到世界顶尖水平。中国设备造作业的软实力也得以提升，项目与技术治理也得以优化，人员行列的能力素养得到了进一步历练。

? ? ? ? 做“减法”的简化设计，经济性富有竞争力

? ? ? ? 为保险核电机组的安全，国和一号/CAP1400在AP1000基础上进一步提升了安全裕量：选取了非能动安整系统，利用物质的储能、沉力、对流、蒸发、冷凝等天然力，不依赖表部电源，能确保反映堆安全和余热导出，变乱后把持员可不过问功夫从“二代加”核电技术的30分钟提高到72幼时；堆芯危险频率和大量放射性物质开释频率较美国核电用户要求文件限值低一个量级；拥有系统性的严沉变乱预防缓和解措施；屏蔽厂房选取先进的钢板混凝土结构，具备抗大型商用飞机恶意撞击的能力等。

? ? ? ? 在此基础上，国和一号/CAP1400还充分落实了福岛变乱后核安全的加强要求，蕴含提高纵深防御系统的抗震能力与电源靠得住性，提高电厂招架极端表部事务的能力，强化变乱72幼时后冷却水和电力的供给能力，强化电厂应对超设计基准变乱的能力等等。

? ? ? ? 在保障高安全性的前提下，现如今核电作为电力商品的属性在凸显，作为“电”的经济性，是决定核电在全球电力市场中竞争性的沉要指标。据澎湃新闻相识，上海核工院已经做过测算，国和一号/CAP1400批量化建造之后，倒推出的每千瓦时电价约为0.35至0.38元，颇具竞争力。

? ? ? ? 郑明光对澎湃新闻暗示，国和一号/CAP1400经济性优于AP1000。一方面起源于机组效力、发电规模，另一方面是设备国产化之后具备更强的竞争力。由于设备的产业链是由多家造作企业组成，所以设备国产化、自主化后价值比引进设备便宜，同时推进了经济性的提高，这重要是来自于系统机能的加强，系统效能的提高，经济价值的合理。

? 最为主题的是，国和一号/CAP1400选取简化设计和�？榛杓�，用做“减法”的思路，把设备结构单一化，选取“非能动”道理，垂危情况下不必要使用互换电源，仅仅依附沉力、热循环和冷凝等天然伎俩作为动力排出余热。与二代核电相比，国和一号/CAP1400的阀门数量削减了80.4%、泵的数量削减92.3%、管路数量削减58.5%、电缆数量削减了48.6%，在提高经济性的同时，更便于运行和守护。同时，基于AP1000依附项主张经验反馈，国和一号/CAP1400进一步优化了�？榛ㄔ旒际�，批量化建造后核电项主张建造周期可至48个月，这大大少于目前国际主流核电机组工期。对于资金密集型核电产业而言，工期缩短的沉要意思不言而喻。

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信息起源：澎湃新闻? ? ? ? ?北极星电力网

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