位于福建省福清市的“華龍一號”全球首堆、中核集團(tuán)福清核電5號機(jī)組日前完成裝料，向并網(wǎng)發(fā)電、投入商用邁出了堅(jiān)實(shí)一步。9月2日，國務(wù)院常務(wù)會議核準(zhǔn)海南昌江核電二期工程和浙江三澳核電一期工程，并核準(zhǔn)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(jì)院采訪時(shí)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(xué)技術(shù)應(yīng)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(jìn)。
華龍一號：開啟核電智能建造新時(shí)代
很少有人知道，“華龍一號”的誕生地其實(shí)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(jì)，構(gòu)成了“華龍一號”區(qū)別于國外技術(shù)的最主要特點(diǎn)，使得堆芯換料周期由通常的12個(gè)月延長至18個(gè)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(shí)。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(xiàng)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(dú)立自主的基礎(chǔ)上，不斷地繼承、優(yōu)化與創(chuàng)新。
中核集團(tuán)“華龍一號”總設(shè)計(jì)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(jī)組，都非常注重經(jīng)驗(yàn)反饋，連相繼開工建設(shè)的福清核電5號、6號機(jī)組之間也是如此。
從這兩臺機(jī)組的外觀上就可以明顯感覺到，5號機(jī)組的核島為圓筒形，而6號機(jī)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(shí)2個(gè)多月搭建腳手架的環(huán)節(jié)，進(jìn)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(jī)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(jìn)一步壓減。
對此，中國核建工作人員吳敏介紹，這主要是因?yàn)檎闹蓓?xiàng)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(jì)，鋼筋加工實(shí)現(xiàn)了自動化，埋件加工實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人作業(yè)，許多作業(yè)在車間完成。
激光切割、自動彎曲機(jī)、爬行機(jī)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(dá)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(xiàng)目非常突出的特點(diǎn)就是大量應(yīng)用高效工機(jī)具。吳敏說，從安全殼鋼襯里到預(yù)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(yīng)用占比約達(dá)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(shí)現(xiàn)全面植入應(yīng)用。
“漳州核電在智能化、自動化方面投入較大，這是一個(gè)好現(xiàn)象，既能保證質(zhì)量，提高效率，也能降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，真正開啟核電智建新時(shí)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(bào)頻傳。在全球首堆福清核電5號機(jī)組完成裝料的同時(shí)，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(jī)組完成熱試。此外，K3機(jī)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(jī)組包含5萬多臺套設(shè)備，涉及設(shè)備供應(yīng)商5300多家。未來的批量化建設(shè)將充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)、集成效應(yīng)，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(jì)性、更短建造周期的模塊小型堆也是中核集團(tuán)的主攻方向，它有一個(gè)與其特點(diǎn)相貼切的名字——“玲龍一號”。
“玲龍一號”將蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)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(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場快速安裝，可以通過批量化和快速建造，來實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)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(bǔ)。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(yùn)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(tuán)“玲龍一號”總設(shè)計(jì)師宋丹戎表示。
“為偏遠(yuǎn)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(jì)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(fù)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(jì)效益。
宋丹戎舉例說，在北方很多地區(qū)，兩個(gè)“玲龍一號”正好能替代一個(gè)200兆瓦左右的供熱火電站。此外，還可應(yīng)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(qiáng)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(yīng)堆設(shè)計(jì)和“非能動”安全系統(tǒng)，其安全性能達(dá)到第三代核能系統(tǒng)技術(shù)水平。國際原子能機(jī)構(gòu)審查認(rèn)為，“玲龍一號”是個(gè)創(chuàng)新的小型壓水堆設(shè)計(jì)，采用的“固有安全+非能動”的安全設(shè)計(jì)，能夠處理極端環(huán)境條件和多種故障，達(dá)到國際和國內(nèi)先進(jìn)水平。
這樣的優(yōu)勢為“玲龍一號”的建設(shè)帶來更多便利。“應(yīng)用推廣可以滿足不同領(lǐng)域、用戶能源需求，對我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。”中核集團(tuán)“玲龍一號”副總設(shè)計(jì)師秦忠介紹。
2019年7月18日，中核集團(tuán)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(yàn)證設(shè)計(jì)、制造、建造和運(yùn)行技術(shù)，積累小型核電站的寶貴經(jīng)驗(yàn)，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(bǔ)充，逐步開辟小型反應(yīng)堆的商用市場。”秦忠說。
核技術(shù)應(yīng)用：解決核醫(yī)學(xué)發(fā)展的卡脖子問題
“別看這小小一瓶溶液，卻是我國首個(gè)用于類風(fēng)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(jì)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(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎總有效率達(dá)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(jìn)口，碘-131等少部分同位素實(shí)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(yīng)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(jī)遇期和窗口期。
“核技術(shù)應(yīng)用是‘健康中國’的推進(jìn)器。”中核集團(tuán)黨組書記、董事長余劍鋒表示，中核集團(tuán)正全力進(jìn)軍核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，以服務(wù)健康中國和精準(zhǔn)醫(yī)療戰(zhàn)略為使命，徹底解決我國核醫(yī)學(xué)發(fā)展嚴(yán)重依賴進(jìn)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(diǎn)。國內(nèi)鍶-89年需求量達(dá)50居里，在今年以前，鍶-89原料完全依賴國外進(jìn)口，市場供應(yīng)不穩(wěn)定，嚴(yán)重受制于人。
為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)國產(chǎn)化，打破國外的技術(shù)壟斷，中核集團(tuán)利用豐富的堆照資源，研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(yàn)證相關(guān)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)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(yùn)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(yán)重依賴進(jìn)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(jì)院院長助理姚維華表示。
除了藥物，核醫(yī)學(xué)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(jìn)的醫(yī)學(xué)手段，質(zhì)子射線在轟擊癌細(xì)胞的過程中能最大限度保護(hù)人體正常組織。“如深水炸彈一般，到達(dá)一定深度接近目標(biāo)時(shí)進(jìn)行定點(diǎn)爆破，能夠精準(zhǔn)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(jìn)，接受質(zhì)子束治療的患者往往要承擔(dān)很高的費(fèi)用。
經(jīng)過多年攻關(guān)，中核集團(tuán)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(tuán)首個(gè)質(zhì)子治療示范工程項(xiàng)目在天津?yàn)I海正式開工建設(shè)，計(jì)劃于2021年具備臨床試驗(yàn)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(shí)可以降低醫(yī)療成本、減輕病患者負(fù)擔(dān)，具有顯著的社會效益。
“解決醫(yī)學(xué)‘卡脖子’難題，實(shí)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(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人在采訪結(jié)束時(shí)表示。
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