高温气冷堆为什么被称作傻瓜堆?
高温气冷堆被称作“傻瓜堆”——发生异常情况时,该堆可以在不需要任何人为干预的情况下保持安全状态。这对视安全为生命线的核电意义重大。
2003年至今,清华大学、中国核工业集团有限公司(以下简称中核集团)、中国华能集团有限公司(以下简称中国华能)“牵手”近20载,联合一批大型企业,推动我国高温气冷堆从“样品”变为“产品”。从10兆瓦实验堆到20万千瓦示范工程,首台套设备达2200多台(套),创新型设备有600余台(套),设备国产化率高达93.4%。
在清华大学核能与新能源技术研究院(以下简称核研院)党委书记、高温气冷堆核燃料元件研发工作带头人唐亚平看来,并网成功是合作带来的直观效益,更深层的效益则是通过体制机制创新,把高校和企业紧紧地结合在一起,将“小核心、大协作”这一协同创新战略构想落到了实处、取得了实效,这将给未来的高温气冷堆批量化、商业化、国际化带来可观前景。
高温气冷堆的关键核心技术有哪些?
高温气冷堆的高安全性主要得益于一种基于陶瓷型的4层包覆颗粒的全陶瓷型核燃料元件。这也是“买不来、要不来、讨不来”的关键核心技术。
“清华大学在实验室里将这项技术走通后,在国家科技重大专项支持下,与中核北方核燃料元件有限公司展开合作攻关,让实验室的技术实现了工程化、变成了生产力。”唐亚平说。
作为全球首堆,示范工程没有可借鉴经验,面临诸多类似的高难度技术挑战。
蒸汽发生器被称为“核电之肺”,也是高温气冷堆最关键设备之一。2008年,承担蒸汽发生器制造任务的哈电集团组建新团队、建设新厂房准备一鼓作气拿下新技术。
然而,问题接踵而来。最初的设计是将10兆瓦实验堆小规模的非工业化设备数据提高两到三个量级形成的,然而制造难度太大、经济性不好、后续可检验性不足。
2015年春,为加快蒸汽发生器制造,确保按期交付,在项目业主单位华能石岛湾核电公司的组织下,作为EPC总包方,中核能源推动哈电集团制造专家、核研院设计专家及业主设备采购、安装管理人员协同创新、联合攻关。
联合攻关团队在高温堆一比一的工程实验室一起协作,经过8个月不懈努力,前后完成8版设计,修改100多处细项,并一一验证。2018年,从最初算起历时10年,团队攻克了30多项关键技术、打造出了“高温气冷堆之肺”,其中高精密换热管对接焊工艺等18项重大工艺均为国内首创。