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中國四代核電自主創(chuàng)新大突破
中國實(shí)驗(yàn)快堆發(fā)展之路
2010-08-02   作者:記者 李新民/北京報(bào)道  來源:經(jīng)濟(jì)參考報(bào)
 

    快堆外景。胡鋼 攝

    這是一個(gè)讓中國人自豪的時(shí)刻,這也是一個(gè)讓世界矚目的時(shí)刻——2010年7月21日9時(shí)50分,在北京中國原子能科學(xué)研究院,中國核工業(yè)集團(tuán)公司副總經(jīng)理、中國實(shí)驗(yàn)快堆領(lǐng)導(dǎo)小組組長楊長利莊嚴(yán)宣布:“中國實(shí)驗(yàn)快堆達(dá)到首次臨界!彼f,這標(biāo)志著中國的四代核電系統(tǒng)技術(shù)取得了突破性進(jìn)展,中國核能發(fā)展從此跨入新時(shí)代。
  “核燃料越燒越多,核廢料越燒越少”這曾是幾代核電人的夢想。中國實(shí)驗(yàn)快堆首次臨界,讓這一夢想在中國核能專家們的手中正一步步接近現(xiàn)實(shí)。

  起步,近半個(gè)世紀(jì)的夢想

  中國實(shí)驗(yàn)快堆是中國科學(xué)家自主研發(fā)的中國第一座快中子反應(yīng)堆,它可以將鈾資源的利用率從壓水堆的約1%提高到60%~70%,同時(shí)可以將壓水堆乏燃料中存在的長壽命放射性廢物當(dāng)作核燃料燒掉!耙?yàn)榫哂懈玫慕?jīng)濟(jì)性、安全性和廢物產(chǎn)生量少等特點(diǎn),快堆被世界認(rèn)為是第四代核電技術(shù)的關(guān)鍵!敝袊幽芸茖W(xué)研究院快堆總工程師徐銤告訴記者,在快堆發(fā)展之路上,中國走了將近半個(gè)世紀(jì)的里程。
  據(jù)了解,中國的快堆研究起步于上世紀(jì)60年代中期,主要在物理、熱工、結(jié)構(gòu)材料和鈉工藝等方面開展了一些基礎(chǔ)研究,并建成了一批小型實(shí)驗(yàn)裝置。其中,最具有代表性的研究成果是1969年由周恩來總理特批50公斤高濃鈾建成的“東風(fēng)-6號”零功率實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)現(xiàn)了我國快堆技術(shù)發(fā)展“零”的突破。
  但此時(shí),正值“文革”期間,國家經(jīng)濟(jì)困難,沒有足夠的科研經(jīng)費(fèi),加上發(fā)展方向和技術(shù)路線不明確,快堆發(fā)展一時(shí)陷入困境。
  直到上世紀(jì)80年代,改革開放的春風(fēng)給我國高科技發(fā)展帶來了生機(jī)。1986年3月,鄧小平對王大珩、王淦昌、楊家墀、陳芳允等四位科學(xué)家關(guān)于我國應(yīng)跟蹤世界高技術(shù)前沿的建議信函作出重要批示,“863”高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃誕生。經(jīng)專家論證,快堆脫穎而出,成為“863”計(jì)劃能源反應(yīng)堆主題項(xiàng)目。
  1992年3月14日,國務(wù)院批準(zhǔn)863計(jì)劃能源技術(shù)領(lǐng)域的研究發(fā)展目標(biāo),建成一座熱功率65兆瓦的中國實(shí)驗(yàn)快堆。徐銤說:“熱功率65兆瓦、電功率20兆瓦的中國原型快堆的開發(fā)是我國快堆應(yīng)用的‘關(guān)鍵一步’!

  合作,堅(jiān)持自主創(chuàng)新

  按照“863”計(jì)劃中關(guān)于利用國外成熟經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)發(fā)展自己的宗旨,從1992年開始,中俄兩國科學(xué)家在中國實(shí)驗(yàn)快堆建造中進(jìn)行了全面合作,內(nèi)容包括概念設(shè)計(jì)咨詢、技術(shù)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)技術(shù)咨詢、燃料組件和大型設(shè)備制造、人員培訓(xùn)等。2000年7月,兩國政府簽署在中國建造和運(yùn)行快中子實(shí)驗(yàn)堆的合作協(xié)議,把中俄快堆技術(shù)合作推向新階段。
  “在技術(shù)合作中,中方始終堅(jiān)持以我為主,在引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和成熟經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)全面消化吸收,并把自主創(chuàng)新作為貫穿設(shè)計(jì)、建造、安裝、調(diào)試過程中的一條主線!痹幽芸茖W(xué)研究院院長趙志祥告訴記者,中國實(shí)驗(yàn)快堆技術(shù)設(shè)計(jì)采取了符合世界快堆發(fā)展趨勢的“高起點(diǎn)方案”,主要參數(shù)和系統(tǒng)設(shè)置接近商用快堆,使其具備了原型快堆的一些結(jié)構(gòu)特點(diǎn),其核安全特性要求達(dá)到后來提出的第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)的水平。
  “快堆技術(shù)的困難,比熱堆要復(fù)雜得多。中國實(shí)驗(yàn)快堆設(shè)計(jì)過程就是自主創(chuàng)新的過程!壁w志祥說,在工程設(shè)計(jì)方面,中國實(shí)驗(yàn)快堆與俄羅斯快堆技術(shù)相比取得了多方面突破:在世界上首次采用了非能動(dòng)事故余熱排出系統(tǒng),與世界已建快堆相比,是最安全的一座快堆;自主完成了反應(yīng)堆換料系統(tǒng)設(shè)計(jì),快堆的換料是在封閉系統(tǒng)中靠遙控自動(dòng)完成的,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該設(shè)計(jì)是先進(jìn)可靠的;采用了先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù),自主完成計(jì)算機(jī)監(jiān)控和主控室設(shè)計(jì),大大簡化了主控室操作,給操縱員應(yīng)急操作帶來了極大的方便……

  建設(shè),中國實(shí)驗(yàn)快堆實(shí)現(xiàn)臨界

  “如同搭積木與蓋房子的關(guān)系,快堆最大的困難就是把實(shí)驗(yàn)變成一個(gè)工程!毙煦澱f,2000年5月30日,隨著第一罐混凝土澆灌,中國首座實(shí)驗(yàn)快堆開工建設(shè)。當(dāng)時(shí),科技部、環(huán)保部等主管部門現(xiàn)場檢查和監(jiān)造,中核集團(tuán)快堆領(lǐng)導(dǎo)小組全程控制和協(xié)調(diào),業(yè)主、設(shè)計(jì)、建筑施工、設(shè)備安裝和建設(shè)監(jiān)理單位等多路大軍協(xié)同會(huì)戰(zhàn),合力攻關(guān)。
  據(jù)介紹,在實(shí)驗(yàn)快堆建筑工程16個(gè)子項(xiàng)目中,安全要求最高、施工難度最大的是反應(yīng)堆廠房。傳統(tǒng)的核反應(yīng)堆廠房穹頂為半球形,而快堆廠房穹頂是由4個(gè)半圓形組成的“瓜皮帽形”,又因?yàn)轳讽敇?biāo)高57米,致使反應(yīng)堆大廳有40米的凈空高度。這兩個(gè)因素增加了穹頂?shù)脑O(shè)計(jì)施工難度。核工業(yè)二院和核工業(yè)二四建設(shè)公司團(tuán)結(jié)協(xié)作,精心設(shè)計(jì),嚴(yán)格施工,于2002年8月15日實(shí)現(xiàn)主廠房封頂。
  “中國實(shí)驗(yàn)快堆有近200多個(gè)系統(tǒng),設(shè)備達(dá)7000多臺套。除幾個(gè)關(guān)鍵設(shè)備從國外進(jìn)口外,其他全部由國內(nèi)設(shè)計(jì)和制造,國產(chǎn)化率達(dá)到70%以上!壁w志祥說,比如,中國實(shí)驗(yàn)快堆的核心部件——堆容器,高12米,直徑8米,壁厚25毫米,重達(dá)1100多噸,堆內(nèi)構(gòu)件多達(dá)900多種,重700多噸。該容器屬于大型薄壁容器,制造和安裝難度極大。中國一重集團(tuán)與原子能院一起聯(lián)合設(shè)計(jì)并承擔(dān)了這一大型非標(biāo)設(shè)備的制造和安裝,并實(shí)現(xiàn)了一次制造成功、一次運(yùn)輸成功、一次安裝成功,創(chuàng)造了快堆大型核設(shè)備制造的高質(zhì)量,也譜寫了自主創(chuàng)新的新篇章,同時(shí)標(biāo)志著我國在核設(shè)備設(shè)計(jì)制造能力方面取得了新的突破。
  “2008年底,中國實(shí)驗(yàn)快堆進(jìn)入了緊張的集中調(diào)試階段。原子能科學(xué)研究院全力以赴,用智慧和激情創(chuàng)造了零事故、聯(lián)合調(diào)試工期最短的世界紀(jì)錄!毙煦澑嬖V記者,“2009年8月,反應(yīng)堆裝料前的調(diào)試任務(wù)全部圓滿完成,并在9月取得了國家核安全局頒發(fā)的首次裝料許可證!
  2010年7月21日,中國實(shí)驗(yàn)快堆實(shí)現(xiàn)首次臨界,讓中國成為繼美、英、法等國之后,世界上第8個(gè)擁有快堆技術(shù)的國家。

    [相關(guān)鏈接]快堆:核燃料越燒越多 核廢料越燒越少

    快堆是快中子增殖反應(yīng)堆的簡稱,這是堆芯中核燃料裂變反應(yīng)主要由平均能量為0.1Mev以上的快中子引起的反應(yīng)堆,其重要特點(diǎn)是在消耗核燃料的同時(shí),產(chǎn)生多于消耗的核燃料。

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