媒体报道

中国电力报:十年磨一剑,再树“南南合作”典范

  • 2016年12月19日
  • 阅读次数: 4533
字体:| 打印

  日前,中国电机工程学会颁发2016年中国电力科技奖,上海核工程研究设计院(以下简称“上海核工院”)申报的“恰希玛核电二期工程的设计研究及创新”(以下简称“C-2”)成果获得了中国电力科学技术进步奖一等奖,在13个一等奖中排第3名。
    C-2项目是我国向巴基斯坦出口的第二座30万千瓦压水堆核电站,由上海核工院承担设计总包,该院同时也是我国第一个出口核电工程、被誉为“南南合作”成功典范的巴基斯坦30万千瓦核电站工程(以下简称“C-1”)的设计方。
    十年磨砺创新,为核电站安全运行保驾护航
    C-2项目是当时我国能源领域规模最大的、综合性最强的、科技含量最高的出口项目,合同总金额超过6亿美元。项目于2000年启动设计研发,2004年5月签订合同,2005年12月浇灌第一罐混凝土(FCD),2011年2月首次临界,2011年5月竣工投产,实现了商业化运行。比计划提前111天顺利竣工投产,实现了我国三十万千瓦级核电自主品牌的整体技术升级,续写了“南南合作”的新篇章,为中巴两国建交60周年献上了一份厚礼。
    C-2项目在自主知识产权30万千瓦核电技术基础上,按照国际安全规范和核安全法规的设计要求,通过设计创新与改进,在建设过程中为业主节省了巨大的成本,总体性能达到当时国际先进水平,主要创新点有以下三个。
    第一个创新点,是在国际上首次全面采用概率安全分析(Probabilistic Safety Assessment,简称PSA)技术,改进与平衡核电安全系统设计,首次实际应用于核电工程。在以往的核电站系统安全分析中,难以确定出具体的安全风险,更不易对事故发展的潜在原因和事故发展的可能进程进行分析研究。C-2项目在国内首次系统地实现了一、二、三级PSA技术的分析评价方法和分析软件的集成创新,并在世界上首次在新建核电工程设计中获得了成功应用。
    C-2项目采用的PSA技术,通过引入风险概论的方式比较和度量危险大小和发生可能性,对核电厂作出分析评估。采用了三个级别的概率安全评价:一级是堆芯损伤分析,采用事故树和故障树相结合的逻辑数学模型,得出导致堆芯融化的事故序列及其发生频率;二级是事故进程和源项分析,分析事故的物理过程和安全壳行为,计算不同事故释放类型的放射性源项;三级是后果评价,进行释放放射性物质特性、大气扩散程度和计量评价。该技术的创新和系统应用,实现了对严重事故缓解效果的综合评价,得出C-2工程的堆芯损伤频率(Core Damage Frequency,简称CDF)为7.25×10-6 ,大量放射性释放频率(Large Release Frequency,简称LRF)为3.24×10-7 ,超出同期运行核电的安全水平。
    PSA分析结果对C-2项目提出了160余项设计改进措施,包括:安注泵和喷淋泵的小流量回流管上隔离阀的设计改进,化容系统的往复式上充泵的设计改进,重要厂用水系统的设计改进等,平衡了整个核电厂的设计,提高了核电厂的安全性和经济性。在此技术创新的基础上,2016年4月,在巴基斯坦原子能委员会(PAEC)的倡导下,上海核工院与C-2/C3签订了运行PSA服务,保障核电厂安全运行。
    第二个创新点,是在国际上在新建核电站中首次采取了比较完整的严重事故预防与缓解措施,夯实了核安全屏障。根据PSA结果对严重事故序列进行筛选,分析严重事故序列,提出缓解严重事故的总体对策是增大二次侧水装量、稳压器和安全壳自由空间容积和主蒸汽管道增设蒸汽释放阀。设置了防止全厂断电(Station Blackout,简称SBO)的替代交流电源(Alternate Alternative-Current,简称AAC),可以启动往复上充泵对一回路系统进行补水。主泵轴封采用改进设计,防止或有效减少轴封泄露。设置堆腔注水系统,在失电情况下,防止反应堆压力容器熔穿,保证安全壳的完整性。针对可能事故制定了专项缓解措施,如:采用非能动氢气复合器,消除严重事故下安全壳的氢气燃爆风险;反应堆冷停堆及主泵停运下的联锁设计,防止非均匀硼稀释等。这些较为完整的严重事故预防和缓解措施是国际上首次在新建核电厂中应用,夯实了核安全屏障。
    第三个创新点,是完善纵深防御体系,增强抵抗基准事故能。C-2项目地处内陆沙漠地带,面临高温、缺水、冷却保障、高烈度地震和非岩地基等新挑战。项目设计通过采用闭路循环重要厂用水系统、最终热阱冷却塔、极端和事故工况下供水温度瞬态分析等首创技术,确保了在极端恶劣气象条件下满足电厂的冷却要求;采用先进的三维非线性有限元软件进行土-结构相互作用分析和地基处理方案设计,确保了软土地基下核电厂的抗震可靠性;还进行了应急柴油机的电气和控制系统的模块化改进等多项创新。这些创新技术和优化方案的实施,完善了纵深防御体系,增强了抵抗基准事故能力,为内陆核电站建设积累了经验。
    安全高效发展核电,再树“南南合作典范”
    C-2项目满足国际原子能机构当时设计法规与巴基斯坦核安全当局颁布的相关法规要求,所开展的PSA技术、纵深防御体系、严重事故预防与缓解措施等多个方面的技术创新,提高了核电的安全性,使项目整体达到了同期国际先进水平,创新应用的“概率安全评价系统应用、最终热阱冷却塔设计、内陆核电厂闭式冷却循环、严重事故预防与缓解”等关键技术达到同期实际工程的国际领先水平。2011年福岛事故后,巴基斯坦原子能委员会评估了C-2项目,认为该项目可以应对地震和洪水,甚至是大坝决堤引发洪灾这样最坏的可能性。
    2016年11月,巴基斯坦原子能委员会就C-2项目运行情况致函上海核工院。巴方在函件中提到:“恰希玛核电厂2号机组(C-2)近几年来运行性能优异。到2016年11月18日,C-2有望实现连续运行300天。C-2性能优异得益于在电厂设计中采用了纵深防御体系、严重事故预防和缓解措施、人因工程与PSA技术。”
    打造国内核电设计主力军,递出中国“名片”
    2014年,C-2项目通过了中国核能行业协会组织的鉴定。中国核能行业协会认为:C-2 项目的设计研究和创新,已经在工程中得到实践验证,取得了显著的经济和社会效益,达到了国际先进水平。C-2项目已形成多项自主知识产权与成果,其中发表科技论文34篇,形成技术秘密 29项,已获得18项科技成果奖项,包括国家核电技术有限公司特等奖1项,中国电力科技奖一等奖1项。
    C-2项目的成功建设标志着我国核电自主设计、自主制造、自主建设能力达到了新水平,30万千瓦核电站的核电安全设计技术达到了“二代加”标准,进一步打造了中国自主知识产权核电站技术品牌。同时以上海核工院为主力的技术团队,完整掌握了核电研发、工程设计、设备设计、运行技术支持全过程,为我国后续三代、四代核电研发设计、为未来中小型先进反应堆的开发奠定了坚实的基础,提高了整个中国核电行业的技术能力与自主创新能力,核电成为中国递出去的一张亮眼“名片”。

 

关键字:

相关新闻