“能抗住大飛機撞擊、航油的燃燒，內殼和外殼之間形成負壓，即使內殼受損，放射性物質也不會泄漏到環(huán)境中去。”近日，中核集團首席專家、中國核電工程有限公司總工程師、“華龍一號”總設計師邢繼說，“華龍一號”核電機組——中核集團福建福清核電5號機組投入商業(yè)運行，其安全殼是保證電站安全的最后一道實體屏障，對于核電站的安全至關重要。
非能動安全殼熱量導出系統(tǒng)綜合驗證實驗裝置受訪者供圖
2月18日，記者獲悉，哈爾濱工程大學(以下簡稱哈工程)核學院孫中寧教授科研團隊主導參與了“華龍一號”至關重要的國際首創(chuàng)核電站工程應用技術——非能動安全殼熱量導出系統(tǒng)的設計研發(fā)，解決了一項世界性難題。
我國要求按照“國際最高安全標準”建設核電站，要實現(xiàn)此目標，需要解決的關鍵問題之一，就是當發(fā)生全廠斷電事故時，仍能高效排出安全殼內的巨量衰變熱，保證電站的最后一道實體屏障——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權的三代核電機組，采用了雙層混凝土安全殼設計方案，該方案的顯著優(yōu)點是充分利用混凝土安全殼設計與運行的成熟經驗，具有良好的反應堆功率擴展適應性。但其內層安全殼厚度達1.3米，外層安全殼厚度達到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，孫中寧教授帶領團隊與中國核電工程有限公司組成聯(lián)合研發(fā)團隊，開展非能動安全殼熱量導出系統(tǒng)研究。通過不懈努力，僅用兩年時間就完成了從機理研究到原理性實驗，再到關鍵設備和整個系統(tǒng)的研制和工程化設計。2012年年底，科研團隊在學校建成了世界最大的“非能動安全殼熱量導出系統(tǒng)綜合實驗臺架”，用了近一年時間，對研制系統(tǒng)進行了1∶1綜合性能驗證實驗，完成了與雙層混凝土安全殼相適應的非能動熱量導出系統(tǒng)工程化研制。
從2014年開始，聯(lián)合研究團隊開始進行“華龍一號”安全殼熱工水力特性綜合實驗臺的設計工作，用于檢驗所研制系統(tǒng)在反應堆嚴重事故中，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“華龍一號”首堆裝料的前置條件。
在此后4年時間里，團隊成員齊心協(xié)力，在中國核電工程有限公司研發(fā)基地建起了大規(guī)模綜合實驗裝置，完成了11類數十次實驗。
2018年8月29日是團隊難忘的日子，那天凌晨，團隊完成了最后一次實驗，研制系統(tǒng)的排熱能力遠超預期，“華龍一號”安全殼防護實現(xiàn)了由“能動”向“非能動”的跨越，團隊8年付出終于獲得了豐厚回報。
2020年年底，經鑒定，該技術總體達到國際領先水平。目前，除了剛剛實現(xiàn)商業(yè)運行的福清5號機組外，在建的福清6號機組，巴基斯坦卡拉奇2、3號機組，以及漳州核電的1、2號機組均應用了項目團隊研發(fā)成果。
