三代核电自主化整机实现100%国产化:"国和一号"跟"华龙一号",谁更厉害?

NE人 2023-03-03
2638 字丨阅读本文需 7 分钟

“国和一号”,是我国在引进消化吸收国际先进三代核电技术的基础上,依托国家大型先进压水堆核电站重大专项开发的、具有自主知识产权的大型先进核电型号。自2020年9月研发完成以来,“国和一号”产业链国产化水平稳步提升。

“国和一号”是我国最先进的三代非能动核电技术,由上海核工院牵头研发设计,并承担全厂建设总承包任务,当前已实现自主可控,可规模化建设。自2008年启动开发以来,“国和一号”历时十几年科研攻关,期间涉及600余家单位、3.1万余名技术人员,可以说是集中了中国三代核电技术和产业创新之大成。

截至目前,中国商运核电机组53台,总装机容量5560万千瓦,在建核电机组23台,总装机容量2419万千瓦,中国在建机组装机容量连续保持全球第一。

为什么中国敢建这么多?这背后是因为我们有两大法宝。

一个是拜了美国人山头后,独立创造出来的"国和一号",另外一个是拜了法国人山头后,独立创造出来的"华龙一号"。

那么问题来了:为啥要搞两套技术?它们到底有什么区别?

1、历史背景

说起"华龙一号"的发展,就不得不提到中国第一艘核潜艇的诞生。

1958年,我国启动核动力潜艇工程项目,1965年8月,我国第一代核潜艇正式开始研制。

经过广大技术人员和工程人员5年的艰苦奋战,1970年8月30日,核潜艇陆上模式堆实现满功率运行,使得中国人有能力制造自己的核动力装置。

潜艇心脏做好了,其他部件就不是大问题了。

于是又过了几个月,12月26日,中国自主研制的第一艘核潜艇成功下水。

核动力技术确实是革命性的,一颗原子核,别看它的直径只有一根头发丝的一亿分之一,却蕴藏着惊人能量。

能量有多大?这么说吧,1千克的铀235裂变以后产生的能量,大致相当于2700吨标准煤充分燃烧释放的热量。

此时就有一种想法诞生了,既然核潜艇能搞定,那能不能移植过来做核电站?

2、华龙一号

于是说干就干,经过无数科研人员的不断努力,在1991年12月15日,中国自行设计建造的秦山核电站成功并网发电。

虽然当时还是30万千瓦装机容量,以现在的眼光看真的太小了,但从此翻开了中国核电站建造的序幕。

到了后来百万千瓦的大亚湾核电站,由于我们这方面经验还不是很足,于是就引进法国先进的二代改进型压水堆M310技术。

之后在这基础上不断消化,形成了国产改进型,也就是CPR1000。

接着中广核集团在CPR1000基础上,研发出具有三代核电安全技术特征的核电技术,取名ACPR1000。

同时中国核工业集团也没闲着,它引进美国西屋电气公司的AP1000技术,并在这基础上也推出了第三代核电技术,取名ACP1000。

两家都研制成功,确实是好事,但后面的核电站,具体要用哪家的?此时国家能源局就犯了难。

于是一合计,得,两家都照顾呗,毕竟手心手背都是肉嘛!

经过多轮讨论后,决定采用技术融合方案,即采用中核ACP1000技术的177堆芯,采用中广核ACPR1000技术的三套非能动安全装置,把两者加一起就诞生了后来的"华龙一号"。

在安全性上,非能动简单来说,就是没有动力,在失去所有电力的情况下,利用水箱内冷却剂的自身重力势能完成堆芯冷却。

可以说,它是一种不需要外界供能,甚至不需要人工干预就可以启动的安全系统。

再加上"华龙一号"具备双层安全壳,用料和结构都是现有核电技术里的最高级别,还能抵御大型飞机的撞击,甚至是17级的超强台风和9级地震,也没有任何问题。

在经济上,177堆芯,也就是177个燃料组件,相比之前传统的157根,别看只多了20根,但却可以使得机组的发电功率提高5%到10%,电厂可利用率可达90%。

目前"华龙一号"全球首堆 - 福清核电站5号机组,已经成功并网发电,核心零部件均已实现中国制造,首堆工程的设备材料国产化率超过87%。

并且,“华龙一号”还成功走向海外,比如巴基斯坦卡拉奇2号机组,在2021年并网成功,其背后使用的就是我们的技术,这无疑对中国核电站起到了很好的宣传作用。

3、国和一号

说完了"华龙一号",再来聊聊"国和一号"。

在中核跟中广核,这两家都在研究第三代核电站技术的同时,上头觉得进度还是有点缓慢,于是在2007年成立国家核电技术有限公司,后来该集团又与中国电力投资集团公司整合,形成国家电力投资集团有限公司,简称国家电投。

上头让其通过引进、消化、吸收美国西屋公司的AP1000技术,实现我国三代核电的自主化。

毕竟鸡蛋不能都放在一个篮子里啊,这样就形成了三足鼎立的局面。

国家电投也不负众望,从2008年启动研发,历时12年科研攻关,终于在2020年研制出拥有自主知识产权的第三代核电技术,取名为"国和一号CAP1400"。

这里还有个小插曲,当年美国人卖给我们技术的时候,留了一个小心眼。

美国人在合同里面加了非常苛刻的一条,如果后续中国自己制造出来的机组功率能够达到135万千瓦以上,就可以算是中国拥有第三代核电自主知识产权,否则的话,就要老老实实给美国交专利费。

美国人就吃定中国肯定是弄不出来的,因为135万千瓦,对非能动安全、主要设备来说是个"大门槛",美国人也是搞了好久才实现的。

但现实还是狠狠得打了美国人的脸,中国不仅达到了,还直接干到了150万千瓦,比标准高了不少,最后美国人也不得不服。

4、那么"国和一号"跟"华龙一号",到底有什么区别?

在单机功率上,"华龙一号"最大是100万千瓦,而"国和一号"可以达到150万千瓦,是我国自主设计的最大功率的核电机组。

功率越大,就可以发出越多的电,举个例子来说明下吧。

目前采用"华龙一号"的福清核电五号机组,一台年发电量近100亿度;而一台"国和一号"机组年发电量可达114亿度,可以看出两者区别还是很明显的。

在安全性上,"华龙一号"采用的是"能动+非能动"安全设计,而"国和一号"采用"非能动"安全设计,机组关键设备材料也都基本实现了自主化设计和国产化制造。

至于说哪一种更厉害?

我觉得吧,"国和一号"要更厉害点,虽然都是三代堆,"华龙一号"是在法国二代堆M310基础上改进而来的,系统增加了不少。

而"国和一号"则是基于美国西屋纯三代堆AP1000的的国产化功率放大版本,系统复杂程度和运行成本比"华龙一号"低了很多。

但不管怎么说,这两大核电技术虽然采用不同的技术路线,但都代表着我国核电研制能力的最高水平。

5、结尾

回顾历史,中国的核工业发展,就是从受人遏制发展到今天的,是在自主创新中成长起来的,同样也是在自主创新中逐渐强大起来的。

预计到2030年,核能发电量在中国电力结构中的占比需要达到10%左右;到2060年,核能发电量在中国电力结构中的比例需要达到20%左右,与当前发达国家的平均水平相当。

中国核电站越建越多,这背后就是我们强大核技术实力的象征。

虽然目前的"华龙一号"和"国和一号",在很多方面已经实现了国产化,目前这两者的国产化率都超过85%,但因核电设备过于复杂,还没有达到100%的国产化。

然而这并不是大问题,要知道即使是波音飞机,它上面的零部件和组件,都还有中国参与制造的呢!

所以只要核心技术牢牢在手,走到哪里都不怕!而这就是中国核电技术能够傲视全球的必杀技!

文章来源: 看看新闻,52赫兹实验室,上观新闻

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