中法联手打造台山EPR三代核电 “双层安全壳”可御大型飞机撞击
随着台山核电站2号核岛反应堆厂房外壳混凝土浇筑逐步完成,台山核电正进入土建、安装的高峰期,设备调试工作全面启动。
近日,记者走进台山核电基地,映入眼帘的是施工车辆穿梭不停、大型施工设备运转忙碌……戴上安全帽、穿上防护背心、换上安全鞋等“标准武装”,记者在台山核电施工分部杨亚璋经理的带领下,来到“双层核岛安全壳”施工现场,杨亚璋说,现在2号机组核岛厂房“双层安全壳”的外壳直筒段开始浇筑最后一层混凝土,即将开始关键的预应力张拉施工。
安全标准“高一级”设防有了双层安全壳,EPR机组核岛足可抵御大型飞机撞击
台山核电一期是迄今为止中法两国在核能领域的最大合作项目,也是全球第三座采用EPR三代核电技术建设的核电项目。
核电专家介绍,EPR技术是基于持续改进形成的成熟型核电技术。该技术是在法国N4和德国KONVOI反应堆的基础上开发,充分吸纳了过去40年压水堆机组的运行经验反馈,最明显的特点就是安全标准“高一级”设防。
“双层核岛安全壳”就是其中一道重要的安全屏障。
台山核电技术处处长、核燃料循环博士向文欣介绍,EPR机组有两项重大安全改进。一是采用双层安全壳;二是增设了堆芯熔融物捕集器。
这个钢筋混凝土浇筑而成的“双层安全壳”,内壳厚度为1.3米,外壳厚度达1.8米,中间间隔1.8米,整个双壳厚度4.9米,比一层楼还要高。“双层安全壳”设计理念在于大大提高核岛的防撞击能力。台山核电技术人员形象比喻,“有了双层安全壳,EPR机组核岛足可抵御大型飞机撞击。”
另一项重大安全改进“堆芯熔融物捕集器”,则是应对出现事故后的一道重要“安全防线”。通过集中容器的收集,使放射性物质大规模释放概率进一步降低。
向文欣说,台山核电在工程建设阶段充分借鉴了现役核电厂的设计、建造和运行经验,采用了大量经过验证的成熟、先进技术,在堆芯设计、燃料设计、系统设计、保护和控制体系优化、安全壳设计等方面做了大量优化改进,包括采用高性能二氧化铀燃料组件、双层安全壳、4列安全系统、堆芯熔融物捕集器设计等,核安全“纵深防御”能力显著提高。
以安全为核心,台山核电项目可说是多道安全屏障,处处设防,通过成熟、先进技术的应用,“高一级”设防,构起核安全的铜墙铁壁。
向文欣介绍,与已有的先进反应堆相比,在同等发电水平下,台山核电采用的EPR技术将减少核燃料消耗17%,减少放射性产物14%。
“经济效益和环保效益是相当可观的。台山核电一期两台机组建成后,年上网电量约260亿千瓦时。”台山核电有关负责人介绍,这样的发电量可满足一个像江门这样的中等城市全年用电需要,若使用火电,相当减少标煤消耗842万吨,减排二氧化碳2070万吨,减排二氧化硫20万吨,减排氮氧化物13.2万吨,环保效益相当于5.6万公顷森林。
技术创新保证工程质量 “大容积混凝土浇筑技术”引发法国合作方的极大兴趣
核电站之所以对大多数人来说,有一种神秘感,不外乎属于高新技术和高度专业化的管理。同样,作为核电站的施工项目,施工技术的持续改进是保障核电站安全质量的重要因素。
台山核电施工分部杨亚璋经理,已从事核电工程施工18个年头,参建了岭澳核电、阳江核电等项目建设,在核电工程建设中具有丰富的实践经验。他说,一系列成熟先进的施工技术在台山EPR工程上的成功运用,有力保证了台山核电工程在安全、优质、高效的前提下顺利推进。
“面对工程质量的高要求,要解决问题,没有技术上的自主创新肯定不行。”负责核岛土建施工的中核华兴公司项目经理周博介绍说,施工过程中,台山核电第一次采用大容积混凝土浇筑,连续浇注86小时,浇筑容量达9000立方米,“这在世界上也是第一次,非常成功,刷新了世界核电站最大体量混凝土浇筑纪录,也获得法国合作方的极大兴趣,表示将把这一先进的施工工艺引进到法国项目。”
还有,核岛钢衬里采用模块化施工方法,创造性采用网架工装吊装工具、800吨履带吊负荷行走等一系列重大技术革新,重达115吨的1号机组核岛钢衬里单个组件可在数小时内完成吊装,“这在之前是不可想象的。”周博说,“钢内衬的模块化吊装方式不仅加快了施工步伐,也提高了施工的准确度。”
对此,杨亚璋深有体会,我国工程建设单位经过近30年连续的核电工程建设实践,既借鉴了芬兰、法国项目的建设经验,采用了成熟的工程技术,在设备制造和土建施工方面较前者有优势,从而在质量和工期的控制上具有了后发优势。
跨国平台共享改进经验全球三大EPR在建项目建立多国设计审查机制
据悉,目前全球在建的三个EPR核电项目为芬兰奥尔基卢奥托核电站、法国弗拉芒维尔核电站3号机组和中国台山核电项目。
按照国际惯例,为充分实现各EPR项目的经验共享和反馈,在建EPR项目的芬兰、法国、中国业主单位和计划建设EPR项目的美国、英国业主单位组成了EPR 联合团队(EPR FAMILY)。通过这个“大家庭”,从项目设计、制造、建设、调试、运行等各环节实现经验的快速反馈和吸收。
中国、芬兰和法国等核安全监管当局建立了多国设计审查机制(MDEP),以确保任何一个EPR项目出现的任何问题,在另外两个项目上必须得到有效纠正。这是核安全监管放行的前提条件。
作为全球第3个在建EPR核电项目,台山核电站通过与国外同行建立的经验反馈机制,借鉴国外EPR机组建设和国内其他在运、在建核电机组建设运行的经验反馈,有效降低建设风险。
在台山核电项目上,中法参建企业组成了由各单位主要负责人参与的项目协调委员会,该委员会每年举行一次会议,协调解决项目建设中遇到的问题。
参加工程建设的法国工程师表示,近30年来,中国从未停止核电建设,长期的经验积累,使中国在核电建设中的技术能力更加成熟。像大体积混凝土整体浇筑、核岛钢衬里模块化施工、激光三维测量、主管道自动焊接等先进技术在台山核电建设中得到应用,也为法国项目的施工提供有益的经验。
据台山核电有关技术人员介绍,EPR是标准的技术产品,在被不同国家采用时,都需对照该国的相关标准进行适应性修改。EPR引进中国时,从2005至2009年台山项目可行性研究阶段,国家核安全局对EPR的适应性修改要求达到100多项。比如,台山核电的数字化仪控系统也做了适应性修改,采用两个数字化控制平台,一个平台用于正常运行的控制;另一平台用于停堆和安全保护的控制。此外,还有一套硬接线手动操作后备系统。
在核电站运行维护方面,台山核电站提前通过三代核电站模拟机进行操纵员培训。据介绍,目前台山核电站已按计划分三批派出了操纵员、维修工程和模拟机教员前往法国参与EPR核电机组模拟机项目测试验证和EPR模拟机课程开发工作。