日前，全球首座第四代核電站——山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站通過168小時(shí)連續(xù)運(yùn)行考驗(yàn)，正式投入商業(yè)運(yùn)行。這標(biāo)志著我國(guó)在第四代核電技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程于2012年12月正式開工，由中國(guó)華能集團(tuán)有限公司、清華大學(xué)、中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司共同建設(shè)。三方集聚產(chǎn)業(yè)鏈上下游500余家單位，先后攻克了多項(xiàng)世界級(jí)關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到93.4%，研制創(chuàng)新型設(shè)備600多臺(tái)（套），主氦風(fēng)機(jī)就是其中的典型代表。
主氦風(fēng)機(jī)是高溫氣冷堆的關(guān)鍵設(shè)備，其作用相當(dāng)于傳統(tǒng)壓水堆機(jī)組主泵，是高溫氣冷堆的“心臟”。“整個(gè)制造過程中最關(guān)鍵，也最棘手的難題就是將電磁軸承技術(shù)用于主氦風(fēng)機(jī)。”清華大學(xué)核研院主氦風(fēng)機(jī)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王宏介紹，電磁軸承優(yōu)勢(shì)多，但將其應(yīng)用于一回路的主氦風(fēng)機(jī)，在世界上沒有先例，應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)高，研發(fā)難度大。
清華大學(xué)在電磁軸承設(shè)計(jì)、控制及傳感器研制等方面具有國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)水平。“這也是主氦風(fēng)機(jī)采用電磁軸承技術(shù)路線的底氣。”王宏說。他同時(shí)表示，技術(shù)先進(jìn)并不代表能直接落地應(yīng)用。在主氦風(fēng)機(jī)工程樣機(jī)研制初期，國(guó)產(chǎn)電磁軸承的產(chǎn)品在成熟度及制造工藝等方面都存在不足。“比如電磁軸承定、轉(zhuǎn)子各部件的間隙控制。這涉及多個(gè)墊片的現(xiàn)場(chǎng)試裝與墊片厚度配磨。”
為了不影響整體工程進(jìn)度，開發(fā)團(tuán)隊(duì)采用“國(guó)內(nèi)技術(shù)—國(guó)外產(chǎn)品互相迭代”的研發(fā)思路。團(tuán)隊(duì)首先以自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)電磁軸承為基礎(chǔ)，研制主氦風(fēng)機(jī)工程樣機(jī)，驗(yàn)證其設(shè)計(jì)可靠性。隨后，利用國(guó)外成熟電磁軸承產(chǎn)品，生產(chǎn)用于示范工程的主氦風(fēng)機(jī)產(chǎn)品。開發(fā)團(tuán)隊(duì)根據(jù)示范工程的技術(shù)反饋，不斷提升國(guó)產(chǎn)電磁軸承產(chǎn)品的成熟度。這種研發(fā)思路使國(guó)產(chǎn)電磁軸承產(chǎn)品達(dá)到了工程技術(shù)要求，成功從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用一線。
“依托該示范工程，我國(guó)系統(tǒng)掌握了高溫氣冷堆設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)、調(diào)試、運(yùn)維技術(shù)，培養(yǎng)了一批具備高溫氣冷堆建設(shè)和運(yùn)維管理經(jīng)驗(yàn)的高素質(zhì)專業(yè)人才，形成了一套可復(fù)制、可推廣的標(biāo)準(zhǔn)化管理體系，并建立起以專利、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、軟件著作權(quán)為核心的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。”華能山東石島灣核電有限公司總經(jīng)理張延旭表示，示范工程投產(chǎn)對(duì)促進(jìn)我國(guó)核電安全發(fā)展、提升我國(guó)核電科技創(chuàng)新水平具有重要意義和積極影響。
目前，通過集中產(chǎn)業(yè)鏈上下游優(yōu)勢(shì)資源聯(lián)合開展技術(shù)攻關(guān)，示范工程成功研制出2200多套世界首臺(tái)（套）設(shè)備，研發(fā)了高溫氣冷堆特有的調(diào)試運(yùn)行六大關(guān)鍵核心技術(shù)。我國(guó)在高溫氣冷堆先進(jìn)核電技術(shù)領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位得以鞏固。
為充分發(fā)揮核電碳減排的作用和能力，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定，核電的裝機(jī)比重需要進(jìn)一步提高。《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》明確指出，積極安全有序發(fā)展核電。
專家表示，安全如期達(dá)成“雙碳”目標(biāo)，核電“蓄能”勢(shì)在必行。“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出，開展山東海陽(yáng)等核能綜合利用示范。這為我國(guó)核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟了新賽道。下一步，核能還需要在電力調(diào)峰、核能制氫、核能供汽、核能供暖、海水淡化等方面發(fā)揮更大作用。