新闻详细

首页 > 新闻资讯 > 核电资讯 > 新闻详细

我国核能技术创新换挡加速

发布时间:2023-03-27 资讯来源:中国能源报 浏览次数:443

我国核能产业正迎来前所未有的发展机遇,同时也面临转型升级的挑战,进一步提升安全性、经济性并加快综合利用,需要核能技术加快创新。

“双碳”目标和数字化转型浪潮下的中国核能产业,正朝着更安全、更先进、更经济、更灵活的方向换挡升级。

记者3月15日从中国核学会“先进核电”论坛上了解到,目前我国大陆地区共有77台核电机组,其中在运机组55台,在建机组22台,在建规模居世界第一,总机组数量居世界第二。按照相关规划,未来一段时间我国将每年新建 6-8 台机组,预计 2030 年前后运行核电机组有望达100 台左右,将跃居全球首位。

基于“双碳”目标下的规模化发展、良好安全业绩、装备自主化国产化能力大幅提升、原始创新能力不断增强等成绩,与会专家一致认为,我国核能产业正迎来前所未有的发展机遇,同时也面临转型升级的挑战,进一步提升安全性、经济性并加快综合利用,需要核能技术加快创新。

技术创新紧扣发展需要

当前是我国由核电大国向核电强国迈进的关键阶段,党的二十大报告提出“积极安全有序发展核电”,明确了核电规模化发展的前提和节奏。

中国核学会党委书记、理事长王寿君指出,目前,我国核科技创新体系能力正在全面提升,三代和四代核电、小型模块化反应堆研发应用、受控核聚变研究、先进核燃料循环各环节的技术水平实现大幅跃升,基础科研取得新突破,核工业实现科技自立自强、跨越赶超引领的基础更加坚实。

产业基础虽坚实,但面对我国加快构建清洁低碳安全高效能源体系的新要求,核能产业不得不调整角色定位。

“在‘双碳’目标情境下,对于发展迅猛但不稳定的可再生能源而言,核电将发挥有力的支撑和补充作用,所以核电仍需继续创新。”中国工程院院士叶奇蓁道出了核能产业可持续发展的关键。

叶奇蓁认为,未来核电要更安全、更经济,需要从耐事故燃料研发、人工智能开发应用、核电站数字化转型、核电站废物处理处置等方面着手开展创新攻关。

谈及人工智能在核电站的开发应用,叶奇蓁指出,它将提高核电运行安全性,指导操作员操作和事故处理,同时加强核电关键系统和设备的自动运行监控,提高系统设备的可靠性,还能对人不可达区域进行机器人维修,减少人员的受照剂量。“此外,人工智能可为严重事故处理、核电站退役创造技术条件,提高核电站的可利用率、经济性。”

中核集团副总工程师,中国核电工程有限公司党委书记、董事长徐鹏飞日前接受中国能源报记者采访时称,目前核电技术发展仍需在经济性、安全性、环境友好性和运行灵活性四个方面开展进一步探索研究。“我们目前正在核电建设过程中推行模块化、工厂化、自动化 ,自动化就是运用人工智能、大数据等数字化手段,实现智能运维,大大降低人力成本。

“引入数字化可以实现对原有核电厂设计、建造、调试、运行全过程的全方位升级,提高核电厂的建设效率与经济性,提升运行的操作便捷性与安全性。” 徐鹏飞说。

自主三代技术持续优化

“我国每年将开建6-8台核电机组,约1000万千瓦装机。据有关机构测算,2035年中国在运核电将达到1.5亿千瓦,在建5000万千瓦,主要建设以华龙系列和国和系列为主的三代核电机组。”叶奇蓁透露。

记者了解到,随着三代核电批量化规模化建设,技术改进升级也在同步进行。

据中核集团首席专家、“华龙一号”总设计师邢继介绍,目前中核集团“华龙一号”机组已建成4台,在建4台,已核准2台,另外国内还有10台以上机组处于开工准备,海外已签订2台机组总承包合同。

针对“华龙一号”的近期改进,邢继表示,后续开工项目将秉承“持续优化方针”不动摇,在保持“华龙一号”总体设计准则、总安全目标不变的基础上,吸取设计、建造、运行等领域的经验反馈,展开一系列优化专项措施,最终有效提升“华龙一号”的可建造性、经济性和市场竞争力。

就核电技术的持续升级,国家电投首席科学家、核能总工程师、“国和一号”总设计师郑明光分析了二代、一般三代以及先进三代核电的差异。他指出,先进三代核电经济上更具竞争力,同时设置完整的严重事故预防与缓解能力,消除了大规模放射性释放的可能性,排除了核电风险对环境与公众的放射性危害。

以“国和一号”为例,郑明光介绍,基于压水堆核电重大专项研发和工程建设,我国实现了先进核电技术的跨越式发展,形成完整的创新体系与批量化发展能力。“大型先进压水堆是今后30年的主力发电机型。面向未来,在积极追求固有安全、本质安全的基础上,我国核电要创造先进标准,追求综合竞争力,持续提升核能产业生命力。”

锁定多元综合应用场景

新型电力系统需要更安全、更经济、更灵活的核电,而清洁低碳的能源体系则需要更加多元的核能应用,其中核能供热肩负首任。

经过数年探索,目前我国核能供热已实现从试验到示范、再到商用的突破。自2017年中核集团发布自主研发、用于区域供热的“燕龙”池式低温供热堆以来,我国商运核电站率先破局,近年陆续实现商业供暖。其中,山东海阳核电连续投运我国首个核能供热商用工程一期项目、 “暖核一号”核能供热工程二期项目,秦山核电投运南方首个核能供热示范项目,红沿河核电投运东北地区首个核能供暖项目。

叶奇蓁介绍,未来我国个别核电基地还会推出“高温堆+压水堆”组合发展模式,商用高温气冷堆和压水堆可以共同实现核能综合利用,助力减排降碳。

目前,我国在运二代、三代核电机组主业为发电,只有个别机组改造后实现供热供汽,而处于产业化起步阶段、具备四代核能特征的高温气冷堆已经提前锁定多元化综合利用方向。

清华大学核研院副院长兼副总工程师、国家科技重大专项“高温气冷堆核电站”副总师董玉杰出透露,高温气冷堆在供热、供汽、制氢等方面均具有优势,尤其与石化园区动力和能源需求具有较好匹配性,可同时满足园区蒸汽、海水淡化、供暖、电力、绿氢等需求,成为综合动力站。

“2台HTR-PM600S (3x200MW)高温气冷堆替代燃煤机组每年可减少燃煤使用(标煤)约280万吨,相应减少二氧化碳排放720万吨、烟尘约122吨、二氧化硫约960吨、氮氧化物约1320吨,减排效益相当于种植约2.6万公顷森林。”董玉杰说。

据了解,清华大学核研院目前正与中核集团等合作单位共同进行高温气冷堆助力石化行业碳减排的产业化推广,且与江苏、浙江、广东、海南等地大型石化园区形成合作。