位于福建省福清市的“華龍一號”全球首堆、中核集團福清核電5號機組日前完成裝料，向并網(wǎng)發(fā)電、投入商用邁出了堅實一步。9月2日，國務院常務會議核準海南昌江核電二期工程和浙江三澳核電一期工程，并核準采用“華龍一號”技術(shù)。
“華龍一號”是中國核工業(yè)人用創(chuàng)新鑄就的國之重器，已成為走向世界的“中國名片”之一。
近日，記者來到“華龍一號”的研發(fā)地——中國核動力研究設(shè)計院采訪時了解到，“華龍一號”“玲龍一號”的核電“雙龍出海”格局已經(jīng)形成，核醫(yī)學技術(shù)應用正在走向產(chǎn)業(yè)化，我國核工業(yè)正向高質(zhì)量發(fā)展穩(wěn)步推進。
華龍一號：開啟核電智能建造新時代
很少有人知道，“華龍一號”的誕生地其實是在距離全球首堆福清核電2000多公里外的一處深山里。在代號為909的基地，研發(fā)人員創(chuàng)造性地提出“177堆芯”的概念。這種在國外通用的157組堆芯基礎(chǔ)上每邊增加5組元件的設(shè)計，構(gòu)成了“華龍一號”區(qū)別于國外技術(shù)的最主要特點，使得堆芯換料周期由通常的12個月延長至18個月，將電廠可利用率提高至90%以上。
經(jīng)過20多年的不斷探索，“177堆芯”從概念成為現(xiàn)實。從2015年5月全球首堆落地福清，到2015年8月巴基斯坦卡拉奇海外項目開工建設(shè)，再到2019年10月漳州核電開啟批量化建設(shè)，中國核電人在獨立自主的基礎(chǔ)上，不斷地繼承、優(yōu)化與創(chuàng)新。
中核集團“華龍一號”總設(shè)計師、中國核電工程有限公司總工程師邢繼介紹，海內(nèi)外建造的“華龍一號”機組，都非常注重經(jīng)驗反饋，連相繼開工建設(shè)的福清核電5號、6號機組之間也是如此。
從這兩臺機組的外觀上就可以明顯感覺到，5號機組的核島為圓筒形，而6號機組的圓筒外多了三角形斜面，作為外掛水箱的鋼結(jié)構(gòu)支撐梁。這一變化，直接可以免除耗時2個多月搭建腳手架的環(huán)節(jié)，進一步保障了施工安全。
如果說“華龍一號”全球首堆是從無到有，那么漳州核電則是從有到優(yōu)。
9月初的漳州，仍舊酷熱難耐。漳州核電建設(shè)現(xiàn)場人流穿梭，但相較于同期福清核電5號機組工程現(xiàn)場上萬人的繁忙景象，漳州核電建設(shè)現(xiàn)場作業(yè)人員數(shù)量進一步壓減。
對此，中國核建工作人員吳敏介紹，這主要是因為漳州項目在總平面布置階段就開展智能化、自動化探索與改造設(shè)計，鋼筋加工實現(xiàn)了自動化，埋件加工實現(xiàn)了機器人作業(yè)，許多作業(yè)在車間完成。
激光切割、自動彎曲機、爬行機器人……在漳州核電的建設(shè)現(xiàn)場，這些智能裝備被大量使用。據(jù)了解，智能設(shè)備的使用，提高了大型鋼構(gòu)件制作安裝的自動化程度和效率，提升了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，精度可達到0.5毫米，效率提高至少2倍。
相對全球首堆福清核電，漳州項目非常突出的特點就是大量應用高效工機具。吳敏說，從安全殼鋼襯里到預埋件鋼筋、不銹鋼水池覆面以及埋件生產(chǎn)線，自動化范圍、自動化程度穩(wěn)步提升，綜合應用占比約達30%，局部核心產(chǎn)品如安全殼鋼襯里、大型套筒和不銹鋼水池覆面的模塊化拼裝到現(xiàn)場安裝，實現(xiàn)全面植入應用。
“漳州核電在智能化、自動化方面投入較大，這是一個好現(xiàn)象，既能保證質(zhì)量，提高效率，也能降低作業(yè)風險，真正開啟核電智建新時代。”中核國電漳州能源有限公司總經(jīng)理宋豐偉表示。
如今，“華龍一號”捷報頻傳。在全球首堆福清核電5號機組完成裝料的同時，9月5日，位于巴基斯坦卡拉奇的“華龍一號”海外首堆卡拉奇核電K2機組完成熱試。此外，K3機組也已完成外穹頂?shù)跹b。
工作人員告訴記者，一座“華龍一號”機組包含5萬多臺套設(shè)備，涉及設(shè)備供應商5300多家。未來的批量化建設(shè)將充分發(fā)揮規(guī)模效應、集成效應，推動國內(nèi)高端裝備制造業(yè)的整體轉(zhuǎn)型升級。
玲龍一號：具有更高安全性更短建造周期
除了全球領(lǐng)先的大型三代核電技術(shù)“華龍一號”，研發(fā)具有更高安全性、適宜經(jīng)濟性、更短建造周期的模塊小型堆也是中核集團的主攻方向，它有一個與其特點相貼切的名字——“玲龍一號”。
“玲龍一號”將蒸汽發(fā)生器、反應堆、主泵、主管道等集合為一體，能夠在工廠內(nèi)模塊化制造，整體運輸?shù)浆F(xiàn)場快速安裝，可以通過批量化和快速建造，來實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟效益。
“自主創(chuàng)新研制多用途的模塊化小型堆‘玲龍一號’熱功率385兆瓦，電功率125兆瓦，與‘華龍一號’這樣的1000兆瓦大型堆互補。雖然其功率規(guī)模較小，但初始投資相對要少，建造周期更短，選址條件更簡化，運行也比較靈活，對周邊配套設(shè)施的要求相對更低。”中核集團“玲龍一號”總設(shè)計師宋丹戎表示。
“為偏遠地域供電、為城市供熱、為工業(yè)供汽、為沿海缺水城市海水淡化……”在中國核動力研究設(shè)計院，記者看到，“玲龍一號”在功能上較大型核電堆更為豐富，除了核能發(fā)電，還可根據(jù)用戶負荷需求，靈活組合規(guī)模，滾動開發(fā)建設(shè)，有效降低了模塊式小型堆的投資成本，確保了經(jīng)濟效益。
宋丹戎舉例說，在北方很多地區(qū)，兩個“玲龍一號”正好能替代一個200兆瓦左右的供熱火電站。此外，還可應用于中小電網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)，雖然這在國內(nèi)需求量可能不大，但在美英等國或者中東、非洲國家，以及領(lǐng)土、人口較少的中小國家，“玲龍一號”具有較強的市場優(yōu)勢。
從“華龍一號”到“玲龍一號”，中國核電“雙龍出海”格局正在形成。
不止如此，“玲龍一號”在現(xiàn)有成熟壓水堆核電技術(shù)基礎(chǔ)上，采用“一體化”反應堆設(shè)計和“非能動”安全系統(tǒng)，其安全性能達到第三代核能系統(tǒng)技術(shù)水平。國際原子能機構(gòu)審查認為，“玲龍一號”是個創(chuàng)新的小型壓水堆設(shè)計，采用的“固有安全+非能動”的安全設(shè)計，能夠處理極端環(huán)境條件和多種故障，達到國際和國內(nèi)先進水平。
這樣的優(yōu)勢為“玲龍一號”的建設(shè)帶來更多便利。“應用推廣可以滿足不同領(lǐng)域、用戶能源需求，對我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。”中核集團“玲龍一號”副總設(shè)計師秦忠介紹。
2019年7月18日，中核集團宣布啟動我國多功能模塊化小型堆(玲龍一號)示范工程。“該示范工程是商業(yè)性示范工程，用以驗證設(shè)計、制造、建造和運行技術(shù)，積累小型核電站的寶貴經(jīng)驗，在未來能源市場上作為其它能源以及大型核電站的有力補充，逐步開辟小型反應堆的商用市場。”秦忠說。
核技術(shù)應用：解決核醫(yī)學發(fā)展的卡脖子問題
“別看這小小一瓶溶液，卻是我國首個用于類風濕關(guān)節(jié)炎臨床治療的核素藥物。”在中國核動力研究設(shè)計院孵化出的云克藥業(yè)，記者了解到，這里生產(chǎn)出的“云克”注射液，對類風濕性關(guān)節(jié)炎總有效率達85%以上，可以減輕數(shù)百萬患者的病痛。
醫(yī)用同位素是多種癌癥、疑難病癥的特效治療藥物。據(jù)了解，我國堆照醫(yī)用同位素市場上，鉬-99、碘-125、镥-177等用量大的醫(yī)用同位素全部依賴進口，碘-131等少部分同位素實現(xiàn)國產(chǎn)化，但無法滿足國內(nèi)醫(yī)療市場需求。
未來幾年，全球醫(yī)用同位素的主要生產(chǎn)堆面臨退役，醫(yī)用同位素產(chǎn)能將大幅萎縮，全世界同位素供應將面臨緊張局面。這使得我國醫(yī)用同位素產(chǎn)業(yè)走向國際市場，占領(lǐng)科研產(chǎn)業(yè)高地迎來機遇期和窗口期。
“核技術(shù)應用是‘健康中國’的推進器。”中核集團黨組書記、董事長余劍鋒表示，中核集團正全力進軍核技術(shù)應用領(lǐng)域，以服務健康中國和精準醫(yī)療戰(zhàn)略為使命，徹底解決我國核醫(yī)學發(fā)展嚴重依賴進口的“卡脖子”問題，打造我國“醫(yī)用同位素及藥物”新的國家名片。
鍶-89核素是氯化鍶注射液的主要原料，該藥品對于治療前列腺癌和乳腺癌骨轉(zhuǎn)移痛有著療效好、毒性輕等特點。國內(nèi)鍶-89年需求量達50居里，在今年以前，鍶-89原料完全依賴國外進口，市場供應不穩(wěn)定，嚴重受制于人。
為實現(xiàn)生產(chǎn)國產(chǎn)化，打破國外的技術(shù)壟斷，中核集團利用豐富的堆照資源，研發(fā)團隊以新技術(shù)、新工藝開展包括鍶-89在內(nèi)的急需醫(yī)用同位素生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)工作。
“今年4月，首批國產(chǎn)鍶-89正式交付，并經(jīng)專家驗證相關(guān)指標達到國際先進水平。本次產(chǎn)品交貨意味著我國在該領(lǐng)域成功打通了研發(fā)、堆運行、輻照、產(chǎn)品生產(chǎn)全流程關(guān)鍵技術(shù)，解決了醫(yī)用同位素嚴重依賴進口、核心原料‘卡脖子’的困境，正式具備氯化鍶供貨能力。”中國核動力研究設(shè)計院院長助理姚維華表示。
除了藥物，核醫(yī)學還涉及前沿醫(yī)療裝置和醫(yī)療手段。利用質(zhì)子束治療癌癥是目前最先進的醫(yī)學手段，質(zhì)子射線在轟擊癌細胞的過程中能最大限度保護人體正常組織。“如深水炸彈一般，到達一定深度接近目標時進行定點爆破，能夠精準殺敵。”姚維華說，但是，由于整套設(shè)備的核心技術(shù)此前全部為國外引進，接受質(zhì)子束治療的患者往往要承擔很高的費用。
經(jīng)過多年攻關(guān)，中核集團自主研制成功100兆電子伏特質(zhì)子回旋加速器，使中國成為擁有新一代放射性核束加速器的國家。2018年9月，中核集團首個質(zhì)子治療示范工程項目在天津濱海正式開工建設(shè)，計劃于2021年具備臨床試驗條件。建成后，將對頭頸部腫瘤、前列腺癌、乳腺癌、肝癌、肺癌、兒童腫瘤等惡性腫瘤的治療起到有效作用，同時可以降低醫(yī)療成本、減輕病患者負擔，具有顯著的社會效益。
“解決醫(yī)學‘卡脖子’難題，實現(xiàn)自主化、國產(chǎn)化的最終目的，是讓普通老百姓能從中獲益。”中核集團相關(guān)負責人在采訪結(jié)束時表示。(本報記者 薛鵬 姜永斌)
