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全球首条高温气冷堆燃料元件生产线投料生产
自主“粮食”助中国四代核电领跑世界
2016-04-05 16:31  · 来源:中国能源报  · 作者:朱学蕊 徐波  · 责编:发电

  山东荣成与内蒙古包头,两座相距千余公里的城市,因全球首个高温气冷堆核电站息息相关。当核电站的“粮食”——燃料元件从包头送达荣成,并通过反应堆运行变为清洁电能,世界四代先进核能技术产业化将在中国起步。

      

   高温气冷堆燃料元件生产线

      3月27日,位于包头的中核北方核燃料元件有限公司(以下简称“中核北方”)生产车间内,随着第一罐U3O8粉末徐徐投入溶解槽,历时3年建设的国家重大科技专项高温气冷堆核电站示范工程燃料元件生产线所有建设任务顺利收官,进入正式生产阶段。该项目总设计师、清华大学教授张作义表示,全球首条工业规模的高温气冷堆核电站燃料元件生产线在包头建成,标志着我国在第四代核电技术的研发和应用上已走在世界前列。

  数年磨一剑

  上世纪70年代中期,清华大学开启高温气冷堆及其燃料元件的研发工作,建成一条球形燃料元件实验线,制备出国际先进水平的包覆颗粒燃料元件,为10MW高温气冷实验堆提供了具有世界先进水平的燃料元件,标志着我国自主知识产权的高温气冷堆核燃料元件制造技术诞生。

  2000年实验堆运行后,伴随中国核电发展提速,高温气冷堆迈入商用开发阶段,并得到业界乃至国家层面的高度重视。

  2004年12月,华能、中国核建与清华大学签订《关于共同合作建设高温气冷堆核电示范工程投资协议》,三方共同组建合资公司,负责建设、运营200MW高温气冷堆商用示范核电站。2006年,国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020 年)》,将“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站” 列为16个国家重大科技专项之一,并明确以建设一座200MW高温气冷堆示范电站为目标,开展研究和发展工作,并建设相关产业配套工程,使我国在该领域保持国际领先水平。

  作为国家重大科技专项的配套工程,中核北方高温气冷堆燃料元件生产线的重要性不言而喻。

  据了解,这条生产线年产能力为30万个球形燃料元件,以清华大学球形燃料元件制造技术作为技术依托,建设一条包含铀化工转化、核芯制备、包覆颗粒制备、球形燃料元件制备、基体石墨粉制备,以及废液处理和固体废料回收等工艺过程的完整生产线。

  “这是我国完全拥有自主知识产权、全球第一条具有第四代核技术特征的工业化规模燃料元件生产线。”中核北方高温气冷堆核燃料元件厂厂长牛小平说。

  从清华大学的实验室,到中核北方的生产车间,高温气冷堆燃料元件生产能力从10万到30万,科研攻关、设备研发、工程化设计历时四十多年,生产线从立项、建设到生产更是十年磨一剑。

  2013年2月,项目环评(建造阶段)和初步安全分析报告获得环保部批复,并取得国家核安全局颁发的建造许可证;同年3月16日,生产线正式开工建设。2015年4月,生产线进入投贫料试生产,并相继完成设备及工艺合格性鉴定工作,实现全线贯通,产出了合格的球形模拟燃料元件;2016年3月,生产线投料批准书获国家核安全局批复。根据项目进度计划,2017年底石岛湾高温气冷堆示范电站正式运行,首堆燃料元件必须在当年运抵现场。

  分析人士指出,作为全球首条高温气冷堆球形燃料元件生产线,在保障我国20万千瓦高温气冷堆示范电站燃料元件供应的同时,为高温气冷堆球形燃料元件制造技术研究和发展创造了有利条件,也为今后商用高温气冷堆核电站的燃料元件生产积累技术经验。

  眼前有机遇

  在“第四代国际核能论坛”选定的六种四代先进反应堆型中,高温气冷堆是公认的可最先进入商业化的第四代核系统,具有固有安全性、多功能用途、模块化建设等特点和优势。2004年,由国际原子能机构主持,清华大学核研院在10MW高温堆实验堆上进行的固有安全验证实验结果显示:在严重事故下,包括丧失所有冷却能力的情况下,不采取任何人为和机器干预,反应堆能保持安全状态,并将剩余热量排出。

  记者从业内专家处了解到,在保证高温气冷堆的固有安全性方面,极耐高温、层层包裹的圆球形燃料元件设计至关重要。

  作为核电站的“粮食”,燃料元件不仅是能量来源,更是核电安全的第一道屏障,以及核心中的核心。而为世界首座高温气冷堆示范项目提供“粮食”,中核北方过去经历过重重考验,正面临机遇。

  “中核北方是国内唯一一家拥有核电燃料元件生产线品种最多、种类最全的企业,不仅设备先进,技术和人才储备也相当丰富。” 牛小平告诉记者,“以年产30万个燃料球估算,这条生产线的年产值并不算太大,但我们更看重它的示范意义和未来前景。”牛小平说。

  随着核电规模化发展,业界近年来积极推进高温气冷堆产业化,希望这项具有完全自主知识产权、国际领先的四代先进核电技术能够加快中国核电“弯道超车”。

  信息显示,高温气冷堆示范项目的股东方和参建方之一——中国核建已先后在江西、湖南、广东、福建、山东、湖北、浙江等多个省份开展了高温堆项目前期工作,目前正着手打造位于江西瑞金的首个高温气冷堆60万千瓦商用项目。此外,其针对阿联酋迪拜、沙特、南非等重点国家和地区,推进商用高温堆技术推广工作。

  燃料元件的自主,解决了以往核电技术出口面临的“卡脖子”问题。反过来,高温气冷堆的产业化和走出去,也牵系着中核北方在燃料元件领域的布局和发展,对一个吃螃蟹的领域,经验积累和实力提升更显得弥足珍贵。

  业内专家表示,全球首条生产线的正式投产对保障示范电站首堆及后续换料,推进高温气冷堆核电技术尽快商业化迈出了关键一步,同时加快了我国核电“走出去”的步伐。

 
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