對于核電站來說,最重要的事情是什麼?
沒錯,就是安全,甭管建得多堅固,不安全的話啥也不是。
曆史上就曾發生過由于設計缺陷,再加上人為操作失誤,導緻了多起嚴重事故。
比如1979年,美國的三哩島核電站事故;1986年蘇聯切爾諾貝利核事故;還有離我們比較近的,2011年日本福島核洩漏。
這幾件大事在全球範圍内,引起了人們對于核電安全的擔憂。甚至在俄烏沖突期間,歐洲很多國家把自家的核電站都關閉了。
但不知道大家發現沒,中國的核電站反而是越建越多。
截至目前,中國商運核電機組53台,總裝機容量5560萬千瓦,在建核電機組23台,總裝機容量2419萬千瓦,中國在建機組裝機容量連續保持全球第一。
為什麼中國敢建這麼多?這背後是因為我們有兩大法寶。
一個是拜了美國人山頭後,獨立創造出來的"國和一号",另外一個是拜了法國人山頭後,獨立創造出來的"華龍一号"。
那麼問題來了:為啥要搞兩套技術?它們到底有什麼區别?
曆史背景說起"華龍一号"的發展,就不得不提到中國第一艘核潛艇的誕生。
1958年,我國啟動核動力潛艇工程項目,1965年8月,我國第一代核潛艇正式開始研制。
經過廣大技術人員和工程人員5年的艱苦奮戰,1970年8月30日,核潛艇陸上模式堆實現滿功率運行,使得中國人有能力制造自己的核動力裝置。
潛艇心髒做好了,其他部件就不是大問題了。
于是又過了幾個月,12月26日,中國自主研制的第一艘核潛艇成功下水。
核動力技術确實是革命性的,一顆原子核,别看它的直徑隻有一根頭發絲的一億分之一,卻蘊藏着驚人能量。
能量有多大?這麼說吧,1千克的鈾235裂變以後産生的能量,大緻相當于2700噸标準煤充分燃燒釋放的熱量。
此時就有一種想法誕生了,既然核潛艇能搞定,那能不能移植過來做核電站?
華龍一号于是說幹就幹,經過無數科研人員的不斷努力,在1991年12月15日,中國自行設計建造的秦山核電站成功并網發電。
雖然當時還是30萬千瓦裝機容量,以現在的眼光看真的太小了,但從此翻開了中國核電站建造的序幕。
到了後來百萬千瓦的大亞灣核電站,由于我們這方面經驗還不是很足,于是就引進法國先進的二代改進型壓水堆M310技術。
之後在這基礎上不斷消化,形成了國産改進型,也就是CPR1000。
接着中廣核集團在CPR1000基礎上,研發出具有三代核電安全技術特征的核電技術,取名ACPR1000。
同時中國核工業集團也沒閑着,它引進美國西屋電氣公司的AP1000技術,并在這基礎上也推出了第三代核電技術,取名ACP1000。
兩家都研制成功,确實是好事,但後面的核電站,具體要用哪家的?此時國家能源局就犯了難。
于是一合計,得,兩家都照顧呗,畢竟手心手背都是肉嘛!
經過多輪讨論後,決定采用技術融合方案,即采用中核ACP1000技術的177堆芯,采用中廣核ACPR1000技術的三套非能動安全裝置,把兩者加一起就誕生了後來的"華龍一号"。
在安全性上,非能動簡單來說,就是沒有動力,在失去所有電力的情況下,利用水箱内冷卻劑的自身重力勢能完成堆芯冷卻。
可以說,它是一種不需要外界供能,甚至不需要人工幹預就可以啟動的安全系統。
再加上"華龍一号"具備雙層安全殼,用料和結構都是現有核電技術裡的最高級别,還能抵禦大型飛機的撞擊,甚至是17級的超強台風和9級地震,也沒有任何問題。
在經濟上,177堆芯,也就是177個燃料組件,相比之前傳統的157根,别看隻多了20根,但卻可以使得機組的發電功率提高5%到10%,電廠可利用率可達90%。
目前"華龍一号"全球首堆 - 福清核電站5号機組,已經成功并網發電,核心零部件均已實現中國制造,首堆工程的設備材料國産化率超過87%。
并且,“華龍一号”還成功走向海外,比如巴基斯坦卡拉奇2号機組,在2021年并網成功,其背後使用的就是我們的技術,這無疑對中國核電站起到了很好的宣傳作用。
國和一号說完了"華龍一号",再來聊聊"國和一号"。
在中核跟中廣核,這兩家都在研究第三代核電站技術的同時,上頭覺得進度還是有點緩慢,于是在2007年成立國家核電技術有限公司,後來該集團又與中國電力投資集團公司整合,形成國家電力投資集團有限公司,簡稱國家電投。
上頭讓其通過引進、消化、吸收美國西屋公司的AP1000技術,實現我國三代核電的自主化。
畢竟雞蛋不能都放在一個籃子裡啊,這樣就形成了三足鼎立的局面。
國家電投也不負衆望,從2008年啟動研發,曆時12年科研攻關,終于在2020年研制出擁有自主知識産權的第三代核電技術,取名為"國和一号CAP1400"。
這裡還有個小插曲,當年美國人賣給我們技術的時候,留了一個小心眼。
美國人在合同裡面加了非常苛刻的一條,如果後續中國自己制造出來的機組功率能夠達到135萬千瓦以上,就可以算是中國擁有第三代核電自主知識産權,否則的話,就要老老實實給美國交專利費。
美國人就吃定中國肯定是弄不出來的,因為135萬千瓦,對非能動安全、主要設備來說是個"大門檻",美國人也是搞了好久才實現的。
但現實還是狠狠得打了美國人的臉,中國不僅達到了,還直接幹到了150萬千瓦,比标準高了不少,最後美國人也不得不服。
那麼"國和一号"跟"華龍一号",到底有什麼區别?
在單機功率上,"華龍一号"最大是100萬千瓦,而"國和一号"可以達到150萬千瓦,是我國自主設計的最大功率的核電機組。
功率越大,就可以發出越多的電,舉個例子來說明下吧。
目前采用"華龍一号"的福清核電五号機組,一台年發電量近100億度;而一台"國和一号"機組年發電量可達114億度,可以看出兩者區别還是很明顯的。
在安全性上,"華龍一号"采用的是"能動 非能動"安全設計,而"國和一号"采用"非能動"安全設計,機組關鍵設備材料也都基本實現了自主化設計和國産化制造。
至于說哪一種更厲害?
我覺得吧,"國和一号"要更厲害點,雖然都是三代堆,"華龍一号"是在法國二代堆M310基礎上改進而來的,系統增加了不少。
而"國和一号"則是基于美國西屋純三代堆AP1000的的國産化功率放大版本,系統複雜程度和運行成本比"華龍一号"低了很多。
但不管怎麼說,這兩大核電技術雖然采用不同的技術路線,但都代表着我國核電研制能力的最高水平。
結尾回顧曆史,中國的核工業發展,就是從受人遏制發展到今天的,是在自主創新中成長起來的,同樣也是在自主創新中逐漸強大起來的。
預計到2030年,核能發電量在中國電力結構中的占比需要達到10%左右;到2060年,核能發電量在中國電力結構中的比例需要達到20%左右,與當前發達國家的平均水平相當。
中國核電站越建越多,這背後就是我們強大核技術實力的象征。
雖然目前的"華龍一号"和"國和一号",在很多方面已經實現了國産化,目前這兩者的國産化率都超過85%,但因核電設備過于複雜,還沒有達到100%的國産化。
然而這并不是大問題,要知道即使是波音飛機,它上面的零部件和組件,都還有中國參與制造的呢!
所以隻要核心技術牢牢在手,走到哪裡都不怕!而這就是中國核電技術能夠傲視全球的必殺技!
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