非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)(Passive Containment Cooling System,簡(jiǎn)稱 PCS)機(jī)理研究實(shí)驗(yàn)裝置。哈工程提供
PCS綜合驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置。哈工程提供
哈爾濱工程大學(xué)核學(xué)院孫中寧教授科研團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)參與了“華龍一號(hào)”至關(guān)重要的一項(xiàng)國(guó)際首創(chuàng)核電站工程應(yīng)用技術(shù)——非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā),解決了一項(xiàng)世界性難題,擦亮了“國(guó)家名片”。
在日本福島核電站發(fā)生嚴(yán)重核泄漏事故之后,我國(guó)明確要求要按照“國(guó)際最高安全標(biāo)準(zhǔn)”建設(shè)核電站。要實(shí)現(xiàn)此目標(biāo),需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一就是當(dāng)發(fā)生全廠斷電事故時(shí),仍能高效排出安全殼內(nèi)的巨量衰變熱,保證電站的最后一道實(shí)體屏障——安全殼不會(huì)發(fā)生超壓破壞,這是一個(gè)長(zhǎng)期沒(méi)有解決的世界性難題。
安全殼熱工水力特性研究實(shí)驗(yàn)裝置。哈工程提供
“華龍一號(hào)”是我國(guó)研發(fā)的首個(gè)擁有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電機(jī)組,采用了雙層混凝土安全殼設(shè)計(jì)方案,該方案的顯著優(yōu)點(diǎn)是充分利用了混凝土安全殼設(shè)計(jì)與運(yùn)行的成熟經(jīng)驗(yàn),具有良好的反應(yīng)堆功率擴(kuò)展適應(yīng)性。但其內(nèi)層安全殼厚度達(dá)1.3米,外層安全殼厚度達(dá)到1.8米,厚重的混凝土墻體對(duì)安全殼空間熱量的非能動(dòng)導(dǎo)出造成巨大困難,亦是一個(gè)長(zhǎng)期沒(méi)有得到解決的世界性難題。
2011年開(kāi)始,哈工程核學(xué)院孫中寧教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與中國(guó)核電工程有限公司緊密合作,組成聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì),開(kāi)展非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)研究。通過(guò)不懈的努力,僅用兩年的時(shí)間就完成了從機(jī)理研究到原理性實(shí)驗(yàn),再到關(guān)鍵設(shè)備和整個(gè)系統(tǒng)的研制和工程化設(shè)計(jì)。
2012年底,科研團(tuán)隊(duì)建成了世界最大的“非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)架”……從2014年開(kāi)始,聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始進(jìn)行“華龍一號(hào)”安全殼熱工水力特性綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)工作……在之后的四年時(shí)間里,團(tuán)隊(duì)成員齊心協(xié)力,在研發(fā)基地建起了大規(guī)模綜合實(shí)驗(yàn)裝置,完成了11類數(shù)十次實(shí)驗(yàn)。
2018年8月29日是團(tuán)隊(duì)難忘的日子,團(tuán)隊(duì)完成了最后一次實(shí)驗(yàn),“所研制系統(tǒng)的排熱能力遠(yuǎn)超預(yù)期,‘華龍一號(hào)’安全殼的防護(hù)實(shí)現(xiàn)了由‘能動(dòng)’向‘非能動(dòng)’的跨越”,團(tuán)隊(duì)8年的付出終于獲得了豐厚的回報(bào)。
2020年底,經(jīng)鑒定,認(rèn)為該技術(shù)總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。目前,除了剛剛實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行的福清5號(hào)機(jī)組,還有在建的福清6號(hào)機(jī)組、巴基斯坦卡拉奇2、3號(hào)機(jī)組,以及漳州核電的1、2號(hào)機(jī)組均應(yīng)用了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的研發(fā)成果。
不久前,中國(guó)核電工程有限公司再度與哈工程等單位聯(lián)手,獲批國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“嚴(yán)重事故下安全殼系統(tǒng)性能研究”,正式啟動(dòng)包括新一代非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出技術(shù)在內(nèi)系列技術(shù)創(chuàng)新研究,努力使中國(guó)核電的安全性和經(jīng)濟(jì)性再上一層樓。