非能動安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)綜合驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置
“能抗住大飛機(jī)撞擊、航油的燃燒，內(nèi)殼和外殼之間形成負(fù)壓，即使內(nèi)殼受損，放射性物質(zhì)也不會泄漏到環(huán)境中去。”近日，中核集團(tuán)首席專家、中國核電工程有限公司總工程師、“華龍一號”總設(shè)計師邢繼說，“華龍一號”核電機(jī)組——中核集團(tuán)福建福清核電5號機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，其安全殼是保證電站安全的最后一道實(shí)體屏障，對于核電站的安全至關(guān)重要。2月18日，記者獲悉，哈爾濱工程大學(xué)(以下簡稱哈工程)核學(xué)院孫中寧教授科研團(tuán)隊主導(dǎo)參與了“華龍一號”至關(guān)重要的國際首創(chuàng)核電站工程應(yīng)用技術(shù)——非能動安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)，解決了一項世界性難題。
我國要求按照“國際最高安全標(biāo)準(zhǔn)”建設(shè)核電站，要實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，需要解決的關(guān)鍵問題之一，就是當(dāng)發(fā)生全廠斷電事故時，仍能高效排出安全殼內(nèi)的巨量衰變熱，保證電站的最后一道實(shí)體屏障——安全殼不會發(fā)生超壓破壞。但這是一個長期沒有解決的世界性難題。
“華龍一號”是我國研發(fā)的首個擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電機(jī)組，采用了雙層混凝土安全殼設(shè)計方案，該方案的顯著優(yōu)點(diǎn)是充分利用混凝土安全殼設(shè)計與運(yùn)行的成熟經(jīng)驗(yàn)，具有良好的反應(yīng)堆功率擴(kuò)展適應(yīng)性。但其內(nèi)層安全殼厚度達(dá)1.3米，外層安全殼厚度達(dá)到1.8米，厚重的混凝土墻體對安全殼空間熱量的非能動導(dǎo)出造成巨大困難，這亦是長期沒有解決的難題。
2011年開始，孫中寧教授帶領(lǐng)團(tuán)隊與中國核電工程有限公司組成聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊，開展非能動安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)研究。通過不懈努力，僅用兩年時間就完成了從機(jī)理研究到原理性實(shí)驗(yàn)，再到關(guān)鍵設(shè)備和整個系統(tǒng)的研制和工程化設(shè)計。2012年年底，科研團(tuán)隊在學(xué)校建成了世界最大的“非能動安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺架”，用了近一年時間，對研制系統(tǒng)進(jìn)行了1∶1綜合性能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，完成了與雙層混凝土安全殼相適應(yīng)的非能動熱量導(dǎo)出系統(tǒng)工程化研制。
從2014年開始，聯(lián)合研究團(tuán)隊開始進(jìn)行“華龍一號”安全殼熱工水力特性綜合實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計工作，用于檢驗(yàn)所研制系統(tǒng)在反應(yīng)堆嚴(yán)重事故中，是否真正能夠保證安全殼不超壓。這也是國家核安全監(jiān)管部門批準(zhǔn)“華龍一號”首堆裝料的前置條件。
在此后4年時間里，團(tuán)隊成員齊心協(xié)力，在中國核電工程有限公司研發(fā)基地建起了大規(guī)模綜合實(shí)驗(yàn)裝置，完成了11類數(shù)十次實(shí)驗(yàn)。
2018年8月29日是團(tuán)隊難忘的日子，那天凌晨，團(tuán)隊完成了最后一次實(shí)驗(yàn)，研制系統(tǒng)的排熱能力遠(yuǎn)超預(yù)期，“華龍一號”安全殼防護(hù)實(shí)現(xiàn)了由“能動”向“非能動”的跨越，團(tuán)隊8年付出終于獲得了豐厚回報。
2020年年底，經(jīng)鑒定，該技術(shù)總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。目前，除了剛剛實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行的福清5號機(jī)組外，在建的福清6號機(jī)組，巴基斯坦卡拉奇2、3號機(jī)組，以及漳州核電的1、2號機(jī)組均應(yīng)用了項目團(tuán)隊研發(fā)成果。
（來源：科技日報 通訊員 霍萍 記者 李麗云）
