对中国核电人来说,2010年的4月30日是能载入史册的。
在这一天举行的国产二代改进型核电机组重大改进项评审会上,来自国内的42名相关领域的顶级专家一致通过了由中国核电工程公司、中国核动力研究设计院等单位提交的评审方案。这也意味着,以CP1000命名的百万千瓦级核电机组,具备了自主知识产权,为中国百万千瓦级核电走出国门创造了条件。
“‘C’就是‘China’,也就是‘中国’!” 核动力院的项目总设计师刘昌文激动地竖起大拇指。1991年毕业后,刘昌文就进入了核动力院秦山二期核电工程课题组,见证了中国第一个具有自主知识产权的商用核电站品牌创立的整个过程。
据评审专家介绍,相比国内在建的二代改进型机组,CP1000机型具备更好的安全性和经济性。它的设计研发成功,为世界核电机组增加了新品种。更重要的是,在世界核电技术发展史上,添加了一笔署名为“中国”的辉煌。
评审会会场外,春光明媚;屋内,欢声笑语。专家们脸上满是振奋与自豪的神情。坐于会场一隅的刘昌文却是眼含热泪,这一天他等待了太久,都说“一万年太久,只争朝夕”,而从最初提出设计的1997年开始算,中国的核电人等这一天,足足等了13年。
变“胖”的堆芯
与目前正在建设的二代改进型机组相比,这套具有自主知识产权的CP1000机型实施了包括堆芯改进、单堆布置、双层安全壳三项重大改进,借鉴了三代核电技术的部分设计思想。
作为整个核电站的核心部件,CP1000堆芯部分的改进尤其引人注目。它是把原来堆芯中的燃料组件布置方式,由157组增至177组。“由于燃料棒的数量增加了,相应每个燃料棒上发出的热量就会减少,这也意味着安全性的提高。”刘昌文说,多出来的20组,对于提升反应堆的安全性与经济性起到了重大的作用。
虽说20并不是一个大数目,但为了将这20组燃料棒放入原来的堆芯中,科研人员花费了几年的时间。核动力院设计所副所长曹锐向记者展示了两种堆芯设计图纸:“在堆芯周围的四个象限中分别加入的5组燃料组件不能是简单地放入,而是要考虑各燃料组件之间的关系,如产生热量的传递、燃料浓度等问题。”新的堆芯虽然是在原基础上进行的改进,但已经完全具备了自主知识产权,形成了中核集团的自主品牌,实现了中国核电的一个跨越。
增加的20组燃料棒,也大大提升了电站的经济效率。这主要体现在两个方面,一个是换料时间,另外一个是功率的提升。在设计之初,核动力院就重点考虑了与国际最先进的换料方案接轨——通过加深燃耗等措施增加换料间隔时间。目前,CP1000在设计上的换料周期达到了18个月,相比于目前国内二代核电站普遍采用的12个月的换料周期,大大提升了电站的经济效益。“铀的利用率也由此高了不少,降低的每一分成本对电站来说都是收益。”此外,CP1000机组的发电功率在百万千瓦的基础上又提升了5%~6%,电站的设计寿期从40年也提高到了60年,这也将是一笔不小的效益。
艰难与坚守
CP1000的研发工作开始于1997年。最初的研发动力,源于中核集团科研人员们的责任感和报国心。对此,刘昌文十分自豪:“核动力院的技术实力在国内是一流的。我们在秦山二期时代,就成功地将大亚湾的机组改‘小’。如今的CP1000,我们又把秦山的机组放‘大’。”
核动力院是以研究设计压水堆型核动力为主,带动其他堆型反应堆相关技术研究设计的国家战略高科技研究设计院,在我国国防、高新技术领域和先进能源开发工业体系中占有重要的地位。1997年时,我国核电事业发展的前景仍不明朗。但积极进取的核动力院人,已经开始筹划百万级核电机组的研发了。“尽管当时没有什么新的核电项目,但是考虑到大亚湾核电机组是从法国买的,岭澳也是买的。通过秦山60万机组,我们自己的研发能力得到了验证。于是我们就想中国人应该有自己的百万千瓦级机组。”
1997年,时任核动力院副院长的张森如挂帅成立中国百万千瓦核电机组的课题组后,刘昌文成为了该项目的第一批成员。不过让刘昌文更难忘的,还是项目的起起落落和在艰难中科研人员的坚守。
1999年,中核集团召开专家会,让下属各设计单位拿出方案。“这激发了大家的热情,核动力院、二院、上海核工院几家单位都参与进来了。”谈到这里,曾任该项目总设计师、现任福清和方家山项目总设计师的张富源,眼睛里仍会闪现出兴奋的光彩。后来,中核集团组织专家进行研讨,最终选定了二院和核动力院联合推出的方案。
2001年,之后是项目短暂的停顿。“一直到2008年,期间项目几起几落,许多工作开展得非常艰难。”虽然遭遇了一次又一次的停顿和挫折,核动力院科研人员的斗志始终如初,每次觉察到了新希望,便会投入百分之百的热情。历经10年,核动力院人始终没有忘记自己的承诺。这份特有的家国情怀,让他们在停顿时磨砺,在奋进中昂扬,隐忍坚韧,最终圆满地完成了任务。
等待纸上的电站“站”起来
在评审会上,叶奇蓁院士表示:“只要圈定厂址,CP1000一年内即可开工。”刘昌文对此印象深刻:“如果能够使CP1000在短时间内有在中国建设的机会,对于实现我国百万级核电站的出口有重要的意义。”据悉,一些国外的客户已经在重点考察这个项目了。
CP1000所凝聚的,不仅是核动力院的期待,更多的是中核集团甚至是国家的期待。作为中国核电自主创新的基地,核动力院始终把民族核电自主化的重任扛在肩上。在这个基地,每年都会诞生数百项科研成果。这些成果服务于与核相关的各个领域,为中国核工业的蓬勃发展注入新鲜活力。
此次CP1000设计方案通过评审,对于刘昌文和他的同事们来说,更是一个全新的开始——通过评审,任务只是完成了一小部分,更重要的是要让静静躺在图纸上的电站“站”起来。
来源:中核集团新闻宣传中心