【20年铸剑用实践推进核电核心科技创新】 中国核电工程科技创新郑州基地

  中国百万千瓦级压水堆核电站反应堆堆芯设计与燃料管理创新之路  核电,能以很少的核燃料,产生大量的电能,且运输压力小,几乎零排放。其巨大的经济效益、清洁性以及可持续性,对于满足经济和社会发展不断增长的能源需求、缓解环境污染、节能减排具有非常重要的意义,吸引了世界各国领导者、研究者、能源工业界和公众的目光。
  反应堆堆芯是核电站的心脏。先进的反应堆堆芯设计、堆芯燃料管理及燃料技术的应用是核电站最核心的技术,也是核电站实现可持续发展的关键环节,是我国实现核电技术自主化必须要解决的首要难题。
  迄今为止,我国有15台核电机组在运行,其中百万千瓦级压水堆核电站是主流。经过20多年的引进、消化、吸收和再创新,我国在百万千瓦级压水堆核电站(M310、CPR1000、CPR1000+、ACPR1000等)的堆芯设计和燃料管理改进与创新管理实践中取得了令国内外瞩目的成绩:低中子泄漏高富集度堆芯设计、延伸运行设计、18个月换料堆芯设计、高燃耗1/4换料堆芯设计、首炉一体化含钆燃料18个月换料堆芯设计、从AFA-2G(第2代先进燃料组件)到AFA-3G/MSMG(带半跨距中间搅混格架的第3代先进燃料组件)、从AFA-3G到全M5 AFA-3G(M5合金包壳及骨架材料的第3代改进型先进燃料组件)等。这些创新项目均实现了从概念、理论到实际应用的跨越,水平在国内遥遥领先,有的甚至世界第一,且已经在中国广东核电集团有限公司(以下简称“中广核集团”)的大亚湾核电站、岭澳核电站、宁德核电站等得到应用,产生了巨大经济效益和社会效益。
  为了深入再现和发掘中国百万千瓦级压水堆核电站核心技术创新的宝贵经验,本刊特别采访了取得这些业绩的主要实践者和当事人—肖岷。
  肖岷,中广核集团中科华核电技术研究院副总工程师(反应堆工程设计与燃料管理研究中心首任主任),国家级专家,长期从事反应堆堆芯设计与燃料管理研究,所取得的技术创新成果和创造的效益得到了核电行业和国家的认可,是我国该研究领域的优秀代表人物之一。
  30年核工业战线的工作经历,20年在中广核集团坚守燃料管理岗位,风雨不移。让我们通过肖岷的经历,回顾中国核电在核心技术领域不平凡的发展变迁,回望那条既艰难又卓有成效的创新之路,同时展望中国核电的未来。
  宁德首炉一体化含钆燃料18个月换料开创世界首例
  2012年,中广核集团在百万千瓦级核电站堆芯设计核心领域获得又一重大科技创新成果:在宁德核电站首炉18个月换料项目核燃料装料在即的时刻,“中国压水堆核电站百万千瓦机组首循环堆芯装载方法”获得国家知识产权局发明专利授权。
  该发明的特点是首次将一体化含钆可燃毒物燃料组件用于百万千瓦级核电机组的首循环18个月换料堆芯装载,其工程应用将大大增强核反应堆的反应性控制能力,提高机组安全性能,并减少放射性废物,有利于环境保护。该发明专利是百万千瓦压水堆核电站首炉堆芯设计的重大创新的一个突出标志,而且相关技术已经在宁德核电站首循环堆芯设计中获得工程应用,项目完成后,将建成世界上首例在首循环批量使用一体化含钆可燃料毒物燃料的百万千瓦级商用反应堆核电站。同时,相关信息刊登在了国资委2012年9月《央企要情》上。
  记者经过专利查询了解到,以“中国压水堆核电站百万千瓦机组”冠名的国内外核电发明专利仅有两例,另一例是“中国压水堆核电站百万千瓦机组18个月换料方法”,主要发明人也是肖岷。
  肖岷是宁德核电站首炉18个月换料项目的策划者、发起人和组织者。据他介绍,在宁德核电站之前,我国的商用百万千瓦压水堆核电站首炉堆芯设计几乎都是翻版设计,采用分离式硼玻璃可燃毒物组件,产生大量的高放废物,且是12个月换料。在大亚湾核电站于2001年成功实施18个月换料及岭澳核电站于2007年成功实施高燃耗先进燃料管理(1/4换料)以后,中国百万千瓦级压水堆核电站的堆芯设计与燃料管理改进开始转向新建的改进型压水堆核电站。目前几个百万千瓦级反应堆堆芯及燃料组件的重大设计改进项目及新建核电项目都在按照既定计划向前推进,宁德首炉一体化含钆燃料18个月换料堆芯设计是其中最突出的一个。
  那是2006年,当时的中广核工程公司已经与国内承担新建核电站反应堆核岛与堆芯设计的某研究院设计院按翻版设计(12个月换料)签订了合同,首炉18个月换料自主创新本来已经失去了机会。这也就意味着中广核乃至中国,将失去在新建的改进型百万千瓦级压水堆核电站中实施先进堆芯设计和燃料管理自主创新的良机(后续同类核电机组将按同一模式批量设计建造)。
  想在这种情况下扭转局面,其难度和风险可想而知。要么根本不可能扭转局面,要么即使扭转局面也存在很大困难和风险:若处理不好,有可能危及设计进度,影响项目的安全审评进度甚至造成工程进度延误。然而机不可失、时不我待。基于大亚湾、岭澳等核电站实施先进燃料管理的成功实践经验和工程判断,宁德核电站是实施首炉18个月换料千载良机的信念在肖岷心中始终没有动摇。
  但来自各方面的压力使得这一想法的实现异常艰难。原本按照12个月换料的设计已经向国家核安全局提交了安全审评和建造申请,若要实施首炉18个月换料,除了在法律手续上要进行复杂的执照申请变更外,已经完成的设计文件和分析论证,都要在十分有限的时间内更新甚至重新分析论证,由此涉及到的堆芯设计、燃料管理、热工水力分析、核岛系统分析、安全系统分析、设备容量分析等方面的系统超过百个,文件成千上万份。
  除此以外,由于12个月换料的翻版设计合同已经存在,实施宁德首炉18个月换料还要另外花钱重新设计,宁德业主公司为此吃了只“大螃蟹”,在核岛堆芯设计上花了两倍的代价。
  功夫不负有心人,在集团公司大力支持下,工程公司、设计公司、宁德业主公司及中科华核电技术研究院共同协调配合,经过肖岷及其团队的不懈努力,成功实现了宁德核电站首炉堆芯设计合同的重大变更和替代。最终由中广核自主设计的首炉一体化含钆燃料18个月换料项目取代了原签约的12个月换料项目,并得到各方面认可。   2008年,宁德首炉18个月换料项目分析论证和核燃料采购正式启动,再没有退路。肖岷带领团队在时间紧迫的情况下克服了难以想象的困难,完成了所有的分析论证和新文件体系的建立,并经过了国家核安全局组织的历时4年多、累计8次的正式审评对话会以及若干专题对话会。2011年12月,通过国家核安全中心核安全专家委员会严格地最终审查,宁德首炉18个月换料获得了国家核安全局正式批准。这标志着宁德首炉18个月换料完成了项目论证和执照审评工作,是宁德核电站装载核燃料的重要里程碑。
  该项目实现了18个月换料的直接、快速过渡。经过国家核安全局批准后,工程已于2012年10月2日完成了核燃料装料。该项目不仅是国内首个新建的百万千瓦级核电站的首炉一体化含钆燃料18个月换料项目,而且是世界上首个同类项目。中国百万千瓦级压水堆核电站的先进堆芯设计与燃料管理已早于三代核电站投入应用。法国设计的三代欧洲先进压水堆核电站EPR首炉也采用一体化含钆燃料18个月换料,预计2013年底,世界首台EPR将在台山建成。
  宁德首炉一体化含钆燃料18个月换料项目改写了宁德核电站初始堆芯设计的历史,也开创了中国百万千瓦级压水堆核电站自主化先进堆芯设计和实际应用的新历史和新格局。此外,作为示范项目,宁德首炉18个月换料还为中广核在后续新建的百万千瓦级核电机组(如ACPR1000等)中推广首炉一体化含钆燃料18个月换料设计奠定了基础。
  项目的成功离不开中广核领导层令人钦佩的高远见识和运筹帷幄的决策能力,离不开以提高核安全水平与运行业绩为导向的良好核安全文化传统。而作为反应堆设计与燃料管理团队代表的肖岷,能够在如此复杂、具有如此先进水平的技术和项目中游刃有余,也绝非偶然,而是来自于他们数十年如一日的勤奋与坚持,来自在中广核20多年不断的基础理论学习、消化吸收再创新与项目实践经验的积累。
  “黄金人”学成归国技术实力初显
  早在30年前大学毕业之后,肖岷就投入核电事业,在中国核动力研究设计院从事核电站设计研究,在积累一定的工作经验之后,又继续攻读硕士学位。1988年,肖岷师从我国反应堆与传热领域著名前辈和专家陈学俊院士,攻读与反应堆堆芯密切相关的两相流不稳定性及传热领域博士学位,1991年以优异成绩毕业后到大亚湾核电站工作。
  1992年,为系统学习和掌握压水堆核电站反应堆堆芯设计技术,中广核集团派出4人前往位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡市的西屋电器公司总部接受为期一年的在岗培训,内容主要包括压水堆堆芯设计、热工水力设计、燃料管理和安全分析。肖岷就是4人中的一位,而且也是迄今唯一一位在中广核20年如一日始终坚守在堆芯设计与燃料管理领域的“黄金人”。
  之所以被称作“黄金人”,是因为当年集团派他们出去学习,成本非常高,堪比黄金价值(运行人员在法国培训,堆芯设计在美国培训)。也正是当年在美国对反应堆与燃料管理技术较为系统的学习,为他后来一系列的技术创新打下了坚实的基础。
  1993年,肖岷学成回国。从那时起至今的20年间,肖岷一直致力于将美国西屋公司的先进技术应用于大亚湾和岭澳核电站M310、CPR1000、CPR1000+、EPR和ACPR1000等的反应堆燃料管理、堆芯设计、安全分析与换料安全评价等核心技术工作,策划、组织并发起了一系列重大设计改进项目,并成功实施,使大亚湾和岭澳核电站的核燃料堆芯管理水平、核燃料运行业绩达到或超过了世界先进水平。
  大亚湾核电站安注系统设计改进和应用
  1996年,经过独立分析,肖岷发现大亚湾核电站的重要安全系统之一—高压安注浓硼系统原始设计不合理,存在安全隐患:21000ppm(百万分比浓度)的硼浓度极易造成硼结晶而堵塞管道,影响安注系统的可用性乃至核电站运行的可靠性和安全性。但作为中国首座百万千瓦级压水堆核电站,大亚湾核电站的设计、建设和运营主要是照搬和学习法国技术,要想独立对法国M310核岛安全系统的设计提出改进,并得到核电站业主和国家核安全局的认可,是十分困难和难以想象的事情,重大改动甚至须征得法方的同意。因此,对大亚湾核电站安注系统的设计缺陷进行改造需要魄力,更需要实力。尽管如此,肖岷仍然坚持提出对高压安注浓硼系统进行重大自主改进设计。
  在随后的两年间,经过可行性研究、独立分析计算和执照审评,终于得到核电站决策者和国家核安全局的认可,方案经过国家核安全局批准后成功实施,最终将21000ppm浓硼系统降低为7000ppm。这一举措,不仅节约了几百万美元的改造资金,更重要的是在保证安全的前提下,大幅度提高了大亚湾核电站安注系统的可用率、核电站的可用率和安全性。这一重大设计改进超越了法国同类机组,同时,其WANO可靠性指标由改进前的低于世界平均水平,提升到了世界先进水平并保持至今。
  此项设计改进还获得国防科技成果奖、国家发明专利,并已成为我国百万千瓦级压水堆核电站安注系统新的标准设计。
  大亚湾核电站18个月换料项目
  1998年起,在各级领导的大力支持下,肖岷作为主要组织者之一,策划和组织了大亚湾核电站18个月换料工程的堆芯设计论证和新型核燃料组件的技术转让合同谈判,以及18个月换料工程的实施。该项目摒弃了之前的年度换料,采用了若干先进的堆芯设计先进技术和先进燃料组件,使大亚湾核电站的核燃料管理达到世界先进水平,并实现了国产核燃料组件从AFA-2G到AFA-3G的升级换代,提高了核燃料经济性和电厂可用率,使每年经济效益新增加约3000万美元。大亚湾核电站18个月换料已经成功运行12年,至今仍是国内唯一实施了18个月换料的核电站,年发电量从实施前的130亿千瓦时左右提高到了150亿千瓦时以上,累计经济效益已经超过数十亿元人民币。
  该项目获得国防科技成果奖,“中国压水堆核电站百万千瓦级机组18个月换料方法”也获得国家发明专利。
  岭澳核电站先进燃料管理项目(1/4换料)
  1998年起,作为核电站燃料管理的基层干部,肖岷全面负责包括岭澳核电站在内的整个广东核电核燃料管理工作。他将大亚湾核电站燃料管理的成功经验快速应用于岭澳核电站,提出了混合堆芯、提高燃料浓缩度和延伸运行的一揽子改进方案,并分析论证、推动实施,使岭澳核电站燃料管理水平在较短的时间内得到了较大的提高,节约了大量成本。   2000~2004年,开展了岭澳先进燃料管理改进的策划与可行性研究。根据岭澳核电站的技术特点和广东的特点,提出了不同于大亚湾核电站的先进燃料管理(AFM)策略,并首次采用了3D堆芯功率能力分析和3D弹棒事故分析等先进设计技术,经过近6年的努力(可行性研究、项目论证和执照审评),于2007年成功实施,使岭澳先进燃料管理改进的实施步伐比大亚湾快了3~4年。岭澳核电站先进燃料管理项目每个燃料循环仅更换1/4的核燃料(普通燃料管理每次换料更换超过1/3的燃料),每批燃料在反应堆中要使用4个循环,采用全M5 AFA-3G,批卸料燃耗达近50GWd/tU(燃耗率。燃耗越高,单位燃料在反应堆里发出的总能量越大),最高组件燃耗为57GWd/tU,是目前国内唯一的,也是燃料组件燃耗最高的堆芯设计项目,达到国际先进水平。
  岭澳先进燃料管理(1/4换料)在保证发电量的前提下,既减少了新燃料,又减少了乏燃料,做到了高效的节能减排。项目的实施使岭澳核电站的燃料经济效益达到每年2000万美元以上,技术和经济效益上均超过法国同类核电机组。该项目是迄今为止国内外同类型核电站唯一的高燃耗1/4先进燃料管理,被法国核电巨头AREVA公司誉为“国际参考设计”,成为国际样板。该项目获得中国核能行业协会科技成果奖,“压水堆核电站百万千瓦机组四分之一换料”也获得国家发明专利。
  经过一步步的创新,中广核具备了根据不同情况因地制宜地实施多种先进燃料管理的能力和实践经验。中广核的后续新建核电站,如红沿河核电站、阳江核电站、防城港核电站等,都将实施先进堆芯设计和燃料管理。中广核在堆芯设计与燃料管理的创新实践也辐射到国内其他核电站,秦山二期核电站(65万千瓦)和田湾核电站等的18个月换料项目,将分别在2013~2014年开始实施。
  岭澳核电站的堆芯设计模式也在不断发展,目前18个月换料的分析论证与安全审评工作已圆满结束,预计2013年开始实施。
  大亚湾核电站严重事故管理导则(SAMG)开发与实施,CPR10000严重事故导则研究及严重事故IVR试验室建立。
  核电站的建设和运行安全可控,是发展核电的首要前提。早在1998年,肖岷就首次提出了大亚湾核电站在严重事故管理方面的改进计划。随后的几年间,他带领团队完成了大亚湾核电站严重事故管理的可行性研究报告,完成了严重事故管理导则(SAMG)的研制和缓解严重事故工程改进的分析论证。该项目于2004年实施,填补了国内核电站在SAMG研制和实施方面的技术空白,达到国际先进水平、国内领先,得到了国家核安全局和国际同行的好评,是国家核安全局在严重事故管理方面的首个示范项目。
  2007年,在大亚湾核电站SAMG成功实施的基础上,肖岷又策划组织了二代改进型百万千瓦级压水堆核电站CPR1000严重事故管理导则的研制和推广。结合CPR1000的设计改进,对严重事故管理导则进行了改进和优化,进一步增加了非能动的氢气复合器,并经过分析计算得到了安全壳的失效概率曲线,该失效压力大大高于安全壳的设计压力,为严重事故下安全壳的过滤排放奠定了理论基础。岭澳核电站的严重事故管理导则开发已经完成并于2011年成功实施。该项目获得中国电力科技成果奖,“改进型百万千瓦级压水堆核电站严重事故处理方法”也获得国家发明专利。
  同时,肖岷还策划建立了国内首个严重事故研究所,并策划建立了国内首个压力壳严重事故下的堆芯内熔融物滞留热态试验装置(IVR),为严重事故的进一步预防和缓解研究打下基础,该IVR试验装置已经于2011年建成。
  岭澳核电站延伸运行项目
  延伸运行是在燃料循环末,通过降低一回路冷却剂温度等技术措施,使核电站继续满功率运行的技术,有利于加深燃料燃耗,更重要的是有利于调节不同核电站的大修停机时间窗口。但在技术上比较复杂,涉及到系统参数变更、保护定值的调整、安全分析论证和设备能力验证等。经过充分的可行性研究,肖岷提出在岭澳核电站实施延伸运行的立项并得到批准,他组织和带领团队开展分析论证,使岭澳核电站的延伸运行项目得到国家核安全局的批准,在第二循环顺利实施,显著提高了核电站运行业绩和经济效益。该项目获得国防科技成果奖。
  除此之外,鉴于我国的核能政策是燃料闭式循环,肖岷还带领团队成员在可持续发展的燃料循环、后处理工艺、MOX燃料、焚烧堆等燃料循环及后处理研究方面进行了广泛深入的研究。他还积极开展、参与先进燃料循环领域的国际研讨会,加深国际交流,促进了国内相关技术的发展。2007年,第51届国际原子能机构大会期间,肖岷曾作为中国代表团选定的唯一专家,向时任国际原子能机构总干事长巴拉迪系统地介绍中国核电的发展。
  2009年10月,第一届“中法核燃料循环国际研讨会”在北京举行,参会人数达200人,会议就核燃料循环的先进技术和经验进行了深入交流,引起国内业界广泛关注。该会议的策划者正是肖岷。
  而肖岷也因贡献突出,得到业界和国家认可,先后被评为“深圳十大杰出科技工作者”、“深圳市杰出专家”、首届中国“新世纪百千万人才工程”国家级专家、深圳市认定的“国家级人才”,成为中央组织部管理专家,享受国务院政府津贴。
  以实际应用为目的促进研究开发应用一条龙发展
  2007年,中广核中科华核电技术研究院成立,同期,以参与大亚湾核电站18个月换料改造项目、岭澳核电站1/4换料项目的骨干技术人员为班底的反应堆工程设计与燃料管理中心(以下简称“反应堆中心”)正式成立。肖岷任反应堆中心首任主任。
  反应堆中心从成立初期就将紧密服务于新建核电项目和在运核电站作为技术研发、开拓创新和提高核心能力的出发点及最终目的。无论是已成功实施的大亚湾18个月换料、岭澳高燃耗1/4换料项目,还是2012年10月完成装料的宁德首炉18个月换料项目、岭澳一期18个月换料,无一不是以实际应用为最终目的,研究开发应用(产学研)一条龙为共同特点。
  肖岷介绍,之所以做这样一个定位,是因为它符合党中央在新时期对科技创新的定位—企业是创新的主体,而创新的根本目的和生存基础在于实际应用。这也是中广核可持续发展技术创新的切身体会。反应堆中心承担的绝大部分研发工作,基本都是以具体的工程应用项目(市场)为依托的,这使科技研发工作目的明确、计划性强,保证所有改进和创新都直接服务于和运用到核电机组的生产中。   岭澳核电站18个月换料项目,是中广核首次全面自主承担设计论证的百万千瓦级核电站18个月换料重大设计改进项目;宁德核电站首炉18个月换料项目更是集团首次独立承担初始堆芯的工程设计项目,是检验中广核在新建百万千瓦级压水堆核电站中全面承担自主化堆芯工程设计的标志性工程。这些实际应用的创新项目都是对反应堆中心技术能力和项目管理能力的磨练和考验。通过这些项目,也能够进一步推进技术能力的提升和科技创新能力的发展。
  这样一条研发与应用理念和体系的建立,极大地促进了反应堆中心堆芯设计核心能力和驾驭工程实践能力的提升,同时也在实践中为后续项目积累了宝贵的经验,核心技术与能力亦得到很好的验证。
  中科华研究院成立以来,经过不断发展,已具备了先进燃料管理和堆芯设计能力、热工水力设计和安全分析、燃料设计、严重事故管理等多项国内领先的技术水平与资质,在百万千瓦级核电站的堆芯设计和燃料管理上实现了多项重大突破。反应堆中心也由最初20余人的小团队,发展为目前超过100人的精干,有实力,掌握关键技术的堆芯设计、燃料设计和安全分析队伍,为承担的后续工程项目设计工作做足了人才准备。
  走引进、消化、吸收、再创新之路持续提升技术创新能力
  实施“高起点起步”,走引进、消化、吸收、再创新之路,不仅是中广核多年核电建设的经验所得,同时也是集团在堆芯设计与燃料管理领域的良好实践结果。这条路就是中广核在堆芯设计与燃料管理方面发展的路线图,也引领了我国先进燃料管理和燃料技术的创新方向。
  过去的20多年间,中广核集团在堆芯设计与燃料管理领域度过了一段在实践中成长的黄金时期。在这段时间里,中广核由最初的配合国内外设计单位开展换料堆芯设计和燃料组件设计,到逐步全面接手百万千瓦级的堆芯设计、燃料管理、燃料设计、换料安全评价和安全分析等研究设计工作,最终自己掌握了核心技术,实现了堆芯设计与燃料管理的自主化、国产化,并通过创新和实践最终与国际接轨。
  在提升自身燃料管理水平和加速实现先进堆芯设计与燃料管理应用的同时,通过系统性地实施改进堆芯设计和燃料管理项目,推动了上游核燃料生产领域、工艺技术和生产技术的升级和改造。在国家国防科工局的大力支持下,他们与国内核燃料制造企业(中核建中核燃料公司)联合攻关,通过引消吸和再创新,实现了国内燃料制造水平跨越式发展,推动了国产燃料组件制造技术的迅速升级,完成了从AFA-2G到AFA-3G的国产化和产业升级,以及AFA-3G和全M5 AFA-3G的国产化技术创新,及时满足了我国百万千瓦级压水堆核电站先进堆芯设计和燃料管理的需要,该项目获得国家国防科技成果一等奖及中国核工业科技成果一等奖。
  有核心技术才能在先进反应堆堆芯设计中占有一席之地。创新项目的成功实施和发明专利的取得是核心技术的主要载体。肖岷及其团队从1990年代开始就在引进、消化和吸收的基础上,通过一个又一个堆芯设计项目的实践,研究并开发了百万千瓦级核电站在堆芯设计、燃料管理和燃料组件设计方面的创新技术,并获得了若干重要(顶层)的国家发明专利技术。仅在反应堆堆芯设计方面,就有“中国百万千瓦级压水堆核电站首炉堆芯设计及燃料装载方法”、“中国百万千瓦级压水堆核电站18个月换料设计方法”、“非对称轴向钆棒燃料组件设计”、“压水堆核电站百万千瓦机组四分之一换料”等,这些自主知识产权为百万千瓦级压水堆核电站的进一步完善和创新奠定了重要的基础。
  虽然中国在百万千瓦级核电站堆芯设计和燃料管理方面取得了突出的技术进步和创新业绩,但这绝非终点,而是新的起点。中国的百万千瓦级核电站还要运行40~60年,要保证这些核电站长期、安全和经济运行绝非易事,其中必然充满挑战,但也正是技术创新的用武之地和市场机会之所在。技术进步永无止境,继续创新和改进的空间是巨大的。如何利用我们的技术优势、实践经验和已经取得的自主知识产权,去开发新的创新设计,应用到在运核电站和新建核电站中,从而满足新的核电安全标准要求,是未来必须回答的问题。
  燃料组件是核电站的心脏。美国西屋公司在RFA燃料组件之后又开发成功了NGF(下一代燃料组件),是又一次跨越式创新。该组件进一步创造性地改进了中间搅混格架,使得热工裕度在RFA的基础上大幅度提高。面对西屋推出NGF,中国有没有对策?中国是否永远跟着别人走?
  值得一提的是,早在2008年,中国国家专利局接受了来自肖岷团队的“新型半夸距流动搅混格架燃料组件”的发明专利申请,并于2012年5月予以批准。该燃料组件发明专利与西屋公司最新推出的NGF理念一致,如出一辙,属于顶层设计专利(即整体结构特征专利),因此上述燃料组件发明专利就是中国的“下一代燃料组件”,这是燃料组件知识产权上的跨越。如果中国的下一代燃料组件开发成功并投入应用,中国的百万千瓦级压水堆核电站(157堆芯或177堆芯,在运或新建的)可进一步大幅度提高安全裕度和运行性能。
  中国能否实现燃料组件开发上的超越,使专利变成产品,研制出属于中国的下一代燃料组件?值得我们共同期待!
  紧抓核电发展黄金时期持续改进核电安全,迎接新的挑战
  中国正在走向大国复兴之路。在全面建设小康社会的关键时期,在我国重要的发展机遇期,核电作为可以大规模利用的高科技清洁能源,能够有效缓解化石能源枯竭带来的危机,其可持续性将成为我国能源发展和能源安全的重要支撑,成为我国经济高效平稳发展的巨大动力。
  对于核电发展来说,安全问题是最大考验。去年福岛核事故再次敲响安全警钟,减缓了各国的核电发展速度。但肖岷认为,这也不完全是坏事,因为“每一次事故后,人们都会总结经验教训,采取改进措施,全球的核电安全技术水平都会提高一大步”。这也充分证明:人类的智慧完全可以做到在核能应用中控制好风险。而各主要核电国家,也都表示将会继续发展核电,中国政府也已在2012年10月24日批准了《核电中长期发展规划(2011—2020)》,重新开启核电站建设。
  肖岷指出,从世界核电发电应用情况来看,法国核电发电量占全国总发电量的比例超过70%,日本(福岛事故前)超过30%,韩国超过1/3,美、英约20%,俄罗斯约16%;而中国仅仅2%,远低于世界平均水平17%。从这个角度来说,中国发展核电的潜力和市场是巨大的。而先进核技术的不断发展,将成为未来能源发展美好蓝图实现的最有力支撑。
  目前,中广核在运核电机组发电能力占全国核电总发电能力的约50%,在建核电机组占全球的26%,在助力中国核电实现腾飞的路上,任重道远。
  当前,世界核电技术创新速度快,技术自主创新之路异常艰辛。如何更高效组织资源,在堆芯设计、燃料管理理论与实践方面保持国内的领先地位,是中科华核电技术研究院和中广核集团面临的新挑战。
  作为在堆芯设计、燃料管理等领域坚守20余年的学科带头人,肖岷认为未来机遇与挑战并存。他指出:“未来相当长的时间内,我国将有几十座在运的百万千瓦级压水堆核电站,确保这些核电站的安全运行并不断改进、提升其性能使之满足新的安全标准,是重要而艰巨的任务和社会责任。进一步提升反应堆设计、燃料组件设计、堆芯研发的技术水平和能力,保障核电站在安全的基础上不断提高经济性,对于提升百万千瓦级压水堆核电站(CPR1000+、ACPR1000等)对社会的贡献和提升核电市场竞争力起着至关重要的作用。应抓住过去20年百万千瓦级压水堆核电站工程设计、运行管理及改进创新中所奠定的重大基础,抓紧核电发展的黄金时期,以提升安全性和经济性为目标,在项目开拓上着眼长远,在研发领域及研发方向上既要密切跟随国家核电发展的总体规划,又要继承和发扬已有的成果和宝贵经验。这些经验才是集团在反应堆堆芯设计及燃料管理领域保持国内领先的关键。提出创新并不难,关键是创新是否符合客观规律并能否经得起实践和市场的检验。中广核的创新项目尤其要符合中国国情及中广核的实情,才能科学决策、正确决策。总之,始终坚持实践是检验真理的唯一标准”。
  让小小原子产生巨大能量。反应堆中心就像中广核集团事业宏伟发展过程中的一粒原子,一如他们所从事的堆芯设计工作,始终在高速旋转中,迸发着巨大的能量。而它的未来,定将如中国核电发展史上那些曾令人瞩目的辉煌过往,成为一道壮丽迷人的风景。

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