中国核工业的“二次创业”

2017-03-06 13:53:56 来源: 中国科技网-科技日报 作者: 付毅飞

本报记者  付毅飞

1983年6月1日,浙江海盐杭州湾之滨,被轰鸣的机械声打破了宁静。此时此地,承载着期盼与希望的秦山核电站从蓝图走向了现实。

这是中国核工业60年发展历程中的重要转折。从此,核不仅是构筑国防坚盾的武器,更成为推动经济社会发展的“强心剂”。核工业从此拉开了“二次创业”大幕,在新的发展道路上大步迈进。

如今,我国核电技术从30万千瓦到60万千瓦,再到100万千瓦,以三级跳的方式实现了一次次跨越,建成了完整核科技工业体系,并形成了与国际接轨、较为完整的核安全法规、核安全监管及核应急体系,确保和平利用核能事业的健康可持续发展。

核电技术实现三级跳

1991年12月15日,我国自行设计、建造的秦山30万千瓦核电站首次并网成功,填补了中国大陆和平利用核能领域的空白。中国成为世界上第7个能够自行设计和建造核电站的国家。

三年后,采用法国核电技术建造、单机容量为98.4万千瓦的两台机组先后在广东大亚湾投入运行。大亚湾核电站是我国大陆地区第二座核电站,为我国百万千瓦级核电站自主化和国产化积累了经验。

1996年6月2日,我国自主设计建造、包括两台60万千瓦压水堆机组的浙江秦山二期核电站开工。它与30万千瓦的秦山一期相比绝非增加容量那么简单,而意味着一系列严峻的技术挑战。在核工业人不懈努力下,两台机组分别于2002年、2004年投入商业运行,标志着我国首座自主设计建造的大型商用核电站全面建成。

在此基础上,中国向百万千瓦级压水堆机组发起了挑战。2008年12月,秦山核电站的扩建工程——包括两台百万千瓦机组的方家山核电站投入建设。今年1月12日,该工程2号机组成功并网发电。至此,秦山核电基地现有9台机组全部投产发电,总装机容量达到654.6万千瓦,年发电量约500亿度。

在不断攻克压水堆核电难关的同时,核工业人也把目光投向了重水堆核电技术。1998年6月8日,采用加拿大坎杜-6核电技术、包括两台72.8万千瓦机组的我国首座重水堆核电站——秦山三期核电站开工。

重水堆是指用重水取代普通水作慢化剂和冷却剂,它能以天然铀或者回收铀作为燃料。秦山第三核电有限公司副总经理张振华介绍,压水堆用完的乏燃料还需要进行后处理,重水堆则可以把压水堆用完的乏燃料再用一次,将资源利用率提高20%以上。同时,重水堆可以生产大量的同位素钴-60,可满足国内市场需求的80%。钴-60是伽马刀的放射源,常用于癌和肿瘤的放射治疗。除了医学,放射性同位素和辐射技术也在工业、农业、食品加工、公共安全等领域有着广泛应用。

近年来,我国核电技术不断取得突破创新——凝聚着核工业人智慧与心血的“华龙一号”,是我国具有完整自主知识产权的三代核电品牌;钠冷快中子反应堆于2014年底实现满功率运行,标志着我国快堆技术取得实质性突破,紧跟国际第四代核电技术的发展潮流。

国防科工局系统工程司司长、国家原子能机构秘书长刘永德介绍,截至2014年底,我国大陆在运行核电机组共22台,总装机容量2010万千瓦;在建机组26台,规模2800万千瓦。按照规划,2020年我国核电装机规模将达到在运行5800万千瓦、再建3000万千瓦,核电占到全国发电总量的13%左右。

核工业不断取得创新性成果

无论是原子弹爆炸、核潜艇下水、核电站并网发电,都离不开核工业最基本的原料——铀。

1958年,来自全国各地的2500多名职工汇聚到京广铁路线上一个不起眼的小站,在一片连绵起伏的山脉中,打下了中国第一个铀矿井。

铀是少有的核燃料之一。自然界中,平均每吨地壳物质中含有2.5克铀,储量比金、银等元素还高。然而它在各种岩石中的含量很不均匀,且总是以化合状态存在,提取的难度非常大。

1963年11月,凝结着矿区工人汗水与心血的第一批铀矿石,从许家洞运往衡阳铀水冶厂,通过水冶工艺,对铀矿石进行提炼和纯化。

如今,位于科尔沁草原的中核通辽铀矿基地,却看不到下井的工人、轰鸣的设备和飞扬的尘土碎石,新的开采工艺使基地里呈现出不同景象。

中核集团铀矿采冶首席专家苏学斌介绍,目前所用的是原地浸出采铀工艺,把二氧化碳、氧气与地下水混合形成一种浸出液;用机械钻孔把浸出液注到地下与铀矿物进行化学反应,生成一种含有铀的溶液;再用管道把这种溶液送到处理车间,通过一系列化学和物理过程,生成重铀酸钠,也就是核工业最初端的一种产品。“除了美国,我国是第二个掌握这种先进工艺的国家。”他说。

除了开采提炼,用于核燃料的铀还需经历关键的一步,即铀浓缩。1964年1月14日,我国第一瓶高浓缩铀产品问世,为原子弹的制造提供了最基本的条件。这瓶产品被科研人员称做“共和国的第一个宝贝儿子”。

数十年来,我国铀浓缩技术不断实现突破。2012年12月中核集团宣布,核工业关键技术——铀浓缩离心技术已成功投入工业生产,我国由此成为世界上少数几个自主掌握这一核心技术,并实现工业化应用的国家之一。

2014年7月10日,由宜宾中核建中生产的四组银色组件插入秦山第二核电厂2号机组反应堆,这种型号为CF3的组件,是当前我国自主研制的最先进的核燃料元件。目前我国已形成宜宾、包头南北两大核燃料元件生产基地,可为各类核电站及科研提供安全可靠的核燃料组件。

从铀矿的勘探、采冶、铀浓缩,到核燃料元件制造,以及乏燃料处理、高放射性废液处置、高浓缩铀的低浓化改造……中国核工业不断取得创新性成果。国防科工局局长、国家原子能机构主任许达哲表示,我国已建立起包括铀矿地质勘探、铀矿采冶、铀纯化转化、铀浓缩、元件制造、核电、乏燃料后处理、放射性废物处理处置等环节的完整核科技工业体系。

核应急水平能应对一切核事故

2011年3月11日,海啸造成日本福岛核电站事故,引发了许多人对核电安全的忧虑。

国防科工局核应急安全司司长、国家核事故应急办公室副主任姚斌表示,我国核应急水平世界领先,有能力应对一切核事故。

所谓核应急,绝非亡羊补牢,其根本任务是在抓好核电站运行安全管理的同时,在核应急组织建设、预案制订、技术储备、救援队伍建设、应急物资装备建设、演习演练、科普宣教等方面进行周密安排。数十年来我国在核事业发展中保持着良好的安全记录,正是源于日臻完善的核应急机制。

姚斌说,按照“纵深防御”的理念,我国核电厂从保证设计、建造质量,严格执行运行规范并及时监测纠正,自动启用安保系统,启动事故处理规程,到启动应急体系,共设置了五道防线。根据核事故性质、严重程度及辐射后果影响范围,我国将按应急待命、厂房应急、场区应急、场外应急的分类,开展四个级别的响应行动。倘若事故发生,将采取事故缓解与控制、辐射监测和后果评价、人员放射性照射防护、去污洗消和医疗救治等九方面措施。从防患未然到快速响应、合理应对,以最大程度保护公众和环境,维护国家安全。

福岛核事故后,我国采取了一系列改进措施,进一步强化核电站安全。

而2014年6月在莫斯科国际核工业展上亮相的“华龙一号”,更是充分地吸收了福岛核事故的经验反馈,在构筑核电的纵深防御体系方面下足了工夫。“华龙一号”提出了“能动和非能动相结合”的安全设计理念,采用堆腔注水冷却、安全壳冷却、余热排出三大安全联动系统,确保极端事故下反应堆的安全。

(科技日报北京1月16日电)

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责任编辑: 马嘉悦
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