我國率先掌握第三代核電AP1000五大關鍵技術
我國率先掌握第三代核電AP1000五大關鍵技術

文章來源:國家核電技術有限公司 發布時間:2010-01-29
2009年,我國第三代核電自主化依托項目3臺核電機組先后按計劃或提前實現主體工程全面開工的關鍵里程碑目標。以此為標志,我國引進目前世界上安全性最好、技術最先進的AP1000核電技術建設的第三代核電自主化依托項目進入主體工程建設階段。目前,我國第三代核電自主化依托項目工程建設總體上進展順利,安全、質量、進度都處于全面受控狀態。
引進世界先進技術,統一技術路線,高起點推進中國核電自主化發展,是黨中央、國務院為實施我國能源結構調整而做出的重大戰略決策。國家核電技術公司在國家大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站重大專項領導小組和國家能源局的直接領導下,統籌協調第三代核電自主化依托項目工程建設中外各方,按計劃扎實推進了第三代核電自主化依托項目的工程建設。
2009年3月31日,三門核電站1號機組核島開始澆注第一罐混凝土,實現主體工程全面開工,世界上首臺第三代核電AP1000機組正式落戶中國。此后,我國第三代核電自主化依托項目建設掀起了一個又一個高潮,6月29日三門核電站1號機組最大的結構模塊CA20模塊成功吊裝就位,9月24日海陽核電站1號機組核島開始澆注第一罐混凝土,12月15日三門核電站2號機組核島開始澆筑第一罐混凝土,12月21日三門核電站1號機組核島鋼制安全殼(CV)底封頭整體吊裝就位……
據統計,自2007年12月31日我國第三代核電自主化依托項目發布開工令以來,包括核島負挖、混凝土澆注、模塊就位等關鍵里程碑節點目標共計22個,已經按計劃實現或提前實現18個。其中,2009年安排的關鍵里程碑節點目標,實際完成15個,由于外方設計延誤和材料替換等原因推遲的三門核電站1號機組CA01模塊就位和CV一號環就位、海陽核電站1號機組CA20模塊和CV底封頭就位等4個關鍵里程碑節點目標,將在今年一季度全部完成。
更為難得的是,我國核電行業在消化引進的世界先進技術,推進關鍵設備國產化和依托項目工程建設的工程中,敢于攻堅克難,勇于自主創新,使我國在世界上率先掌握了第三代核電AP1000的核島筏基大體積混凝土一次性整體澆注技術、核島鋼制安全殼成套技術、模塊設計和制造技術、主管道制造技術、核島主設備大型鍛件制造技術等五大核心關鍵技術,為推進中國先進核電產業的技術水平的整體跨越,為實現我國第三代核電AP1000的自主化、批量化建設打下了堅實的基礎。
第一,我國在世界上率先成功掌握核電站核島筏基大體積混凝土一次性整體澆注的先進技術。
2009年3月31日14時06分,世界上首臺AP1000核電機組三門核電站一號機組核島第一罐混凝土澆注順利完成,4月20日混凝土養護取得成功。這是世界核電站工程建設中首次成功采用核島筏基大體積混凝土一次性整體澆注的先進技術,標志著我國成為首個成功掌握核電站筏基大體積混凝土一次性整體澆注先進技術的國家。
核電站核島筏基是核反應堆廠房的基礎部分,核島筏基混凝土澆注質量對核電站建設的整體質量和建成后的長期安全運行具有重要的基礎作用。核電站核島筏基大體積混凝土一次性整體澆注,可以實現核電站核島基礎的一次整體成形,具有無接口、防滲好等技術優點,特別適合安全性能要求較高的核電施工。
據了解,繼三門核電站一號機組核島筏基混凝土一次性整體澆注取得成功后,海陽核電站一號機組、三門核電站二號機組的核島筏基混凝土一次性整體澆注均先后成功完成。該項技術的成功實施,對在陽江、方家山、福清等二代核電站的工程建設中實施核島筏基混凝土整體澆注產生了積極的推動作用,可以有效縮短工期40天左右。同時,掌握并高質量使用核島筏基大體積混凝土一次性整體澆注技術,將為未來第三代核電的批量化建設帶來巨大的經濟價值。
第二,我國在世界上率先攻克第三代核電AP1000核島鋼制安全殼底封頭成套制造技術。
2009年12月21日15時28分,我國第三代核電自主化依托項目首臺機組、世界上首臺第三代核電AP1000機組——三門核電站一號機組核島鋼制安全殼底封頭成功實現整體吊裝就位,這是世界先進核電建設的一項壯舉,是我國在先進核電裝備制造領域取得的新突破,我國高起點引進三代先進核電技術,對提升裝備制造業整體能力的帶動作用已經開始顯現。
三門核電站一號機組核島鋼制安全殼底封頭的鋼材制造、弧形鋼板壓制、現場拼裝焊接、焊接材料生產、整體運輸吊裝等都是由中國企業自主承擔完成的。在此過程中,中方企業攻克了一系列世界性的技術難題和工藝難關,使我國成為在世界上率先掌握這項新技術的國家,較大地提升了我國核電裝備制造和相關材料研制的水平。
第三代核電AP1000首次采用在核電站反應堆壓力容器外增加鋼制安全殼的新技術。AP1000鋼制安全殼容器是AP1000型核電站反應堆廠房的內層屏蔽結構,是非能動安全系統中的重要設備之一。三代核電AP1000鋼制安全殼(CV)底封頭鋼板的典型特征是大尺寸、多曲率、高精度,采用整體模壓一次成型技術,尚屬世界性難題。
第三,我國在世界上率先成功掌握第三代核電AP1000的模塊化設計與制造技術。
2009年6月29日,三門核電站一號機組核島最大的結構模塊CA20模塊成功吊裝就位,開啟了我國核電站工程模塊化建造的新時代。三門核電站一號機組CA20模塊的工廠化預制和現場拼裝、組焊、整體吊裝的順利完成,標志著世界上最先進的第三代核電AP1000技術的模塊化設計和施工的先進理念已經從理論變成了現實,我國在世界上率先成功掌握第三代核電AP1000的模塊化設計與制造技術,為我國后續AP1000核電站工程大規模使用模塊化建造技術積累了寶貴的經驗。
實施模塊化建造方法,可以實現核電站核島工程建設中的土建和安裝的交叉施工,能大大縮短核電站的工程建設周期。同時,核電站核島的結構模塊和設備模塊實現工廠化預制,可以有效提高工程建造的質量。目前,我國三代核電AP1000依托項目正在利用我國成功掌握的模塊化設計和制造技術進行施工,大幅提高了工作效率和工程質量。
第四,我國通過自主創新成功掌握第三代核電AP1000主管道制造關鍵技術。
2010年1月11日,我國第三代核電AP1000自主化依托項目國產化主管道采購合同在北京簽訂。國家核電技術公司所屬國核工程公司與中國第二重型機械集團公司(德陽)重型裝備股份公司簽訂了三門核電站一號機組、海陽核電站一號機組國產化主管道采購合同。這是我國加快推進第三代核電自主化發展實現的又一項重大突破,對于推動我國第三代核電AP1000設備國產化,提升我國裝備制造業的核心能力都具有深遠的影響。
核電站主管道是連接反應堆壓力容器和蒸汽發生器的大厚壁承壓管道,是核蒸汽供應系統輸出堆芯熱能的“大動脈”,是壓水堆核電站的核一級關鍵設備之一。為大幅提高核電站的安全指標、將核電站的壽命延長到60年,三代核電AP1000機組采用了超低碳控氮不銹鋼整體鍛造技術,材質要求高、加工制造難度大,堪稱目前世界核電主管道制造難度之最。
第三代核電AP1000主管道是我國第三代核電AP1000自主化依托項目中唯一沒有引進國外技術的核島關鍵設備。中國二重集團等國內多家企業敢于攻堅克難,秉持自主研發、為國爭光的堅定信念,通過為時兩年的科研攻關,自主突破了第三代核電AP1000主管道制造的技術難關,制造的主管道1:1模擬件綜合技術指標已完全符合美國西屋公司的設計技術標準,達到世界一流水平。三代核電依托項目4臺機組的主管道實現國內采購,大幅降低了主管道的采購成本。
第五,我國成功突破三代核電關鍵設備大型鍛件制造技術,打破了國外企業在高端大型鑄鍛件市場的壟斷。
2009年12月22日,中國一重承擔的第三代核電AP1000自主化依托項目三門核電站2號機組蒸汽發生器管板鍛件研制取得成功,在先前實現AP1000核島反應堆壓力容器鍛件完全國產化的基礎上,再次實現了蒸汽發生器鍛件的完全國產化,一舉攻克制約我國核電發展的重大技術難關,大幅提升了我國核電裝備制造的整體水平和技術能力。
以前,我國的大型鑄鍛件企業因制造能力和技術上的差距,使國內高端大型鑄鍛件市場和技術被國外巨頭壟斷,尤其是在關系國民經濟發展和國防安全的核電大型鑄鍛件上,國外更是實行技術封鎖。
大型鍛件的完全國產化是我國三代核電AP1000核島關鍵設備自主化實現突破的一個縮影。目前,反應堆壓力容器、蒸汽發生器、主泵、主管道、鋼制安全殼等設備國產化工作均取得實質性進展,確保了我國后續三代核電批量化、規模化發展。