■ 本刊记者 施 勇
◎ 2010年7月21日,我国第一座快堆也是本世纪世界上建成的第一座快堆——中国实验快堆成功实现首次临界。这是我国核能发展史上具有里程碑意义的重大事件,是我国核能技术开发和核科技创新的巨大成就,对促进我国核电可持续发展和先进燃料循环体系的建立具有重要意义,对世界快堆技术的发展也是一个重要的贡献。
◎ 2010年11月16日,在中国产学研合作促进会支持下,由中国原子能科学研究院等5家单位发起在北京成立快堆产业化技术创新战略联盟。联盟的成立,进一步提升了我国快堆技术和设备自主创新能力,带动了关联产业发展,为我国核能可持续发展提供了新机制和新模式。
◎ 2011年7月21日,中国实验快堆成功实现并网发电。这一国家863计划重大项目目标的实现,标志着列入国家中长期科技发展规划前沿技术的快堆技术取得重大突破,也标志着我国在占领核能技术制高点,建立可持续发展的先进核能系统上跨出了重要一步。
快堆是快中子增殖反应堆的简称,它是由快中子引起的核裂变反应堆。中国实验快堆热功率65MW,电功率20MW,是目前世界上为数不多的大功率、具备发电功能的实验快堆。其系统固有的安全性,已达到第四代核能技术要求,代表了未来先进核能发展方向。
通过20多年的研究与发展,“我国在快堆技术方面取得了重大突破,掌握了快堆绝大多数核心技术,培养了一支专业齐全的人才队伍,掌握了第一手调研、运行和项目建设管理资料,实现了大部分设备材料的国产化。可以说,中国已经处在快堆商业化的前夜。” 中国原子能科学研究院院长、快堆产业化技术创新战略联盟理事长万钢如是说。
借中国实验快堆首次并网发电之东风,2011年7月23日,由中国产学研合作促进会主办的“快堆产学研合作自主创新成果汇报会”在北京举行。汇报会上,快堆产业化技术创新战略联盟理事长单位——中国原子能科学研究院,汇报了中国实验快堆自主创新成果和产学研结合的实践经验,提出了下一步快堆产业化发展的思路。中国一重集团、上海电气集团、东方电气集团、福建三明核电有限公司等联盟成员单位代表汇报了相关工作。与会领导和专家建言献策,强调发展快堆、建立闭式燃料循环对我国核能可持续发展、建设资源节约型和环境友好型社会的重要性,高度评价了中国实验快堆在自主创新和产学研结合方面取得的重要成果,充分肯定了快堆产业化技术创新战略联盟这一创新模式对实现我国快堆产业商用化、产业化、自主化的重要意义,为下一步我国快堆技术和产业发展,对快堆产业联盟的建设寄予新的期望。
来自国家科技部、工业和信息化部、国务院国资委、国家核安全局、国防科工局、国家能源局、中国核工业集团公司、中国产学研合作促进会等国家部委、政府机构和行业协会的领导以及院士、专家和快堆产业化技术创新战略联盟单位代表逾70人参加了汇报会。汇报会由国务院参事、中国产学研合作促进会常务副会长石定环主持。
中国原子能科学研究院院长、快堆产业化技术创新战略联盟理事长万钢就中国实验快堆产学研合作创新及产业化发展思路首先向大家做了介绍。他说,快堆具有增殖核燃料、焚烧长寿命放射性核素两大优势:快堆可将天然铀中99%以上在压水堆中不能利用的铀-238转化成易裂变燃料钚-239供压水堆和快堆使用,将铀资源利用率提高到60%以上,解决核燃料供应不足的后顾之忧;快堆既可利用压水堆乏燃料中的反应堆钚生产电能,又可将乏燃料中的长寿命放射性核素烧掉并转化成电能,变废为宝,将放射性危害减至最小。显然,快堆具有“节约高效”和“清洁环保”的特点,它与压水堆匹配发展,形成闭式燃料循环系统,可以有效实现核能的可持续发展,符合我国建设资源节约型和环境友好型社会的发展要求。快堆是继压水堆之后发展起来的先进核电堆型,是第四代核电技术的主力堆型。2000年以来,以美国为首提出的第四代先进核能系统的6种堆型中有3种是快堆,其中最成熟的是钠冷快堆,就是中国实验快堆这种类型。
在谈到通过中国实验快堆这个项目取得的基本经验时万钢说,产学研结合是中国实验快堆成功的实践,产学研结合是我国快堆商用化、产业化、自主化的必然选择。通过这个项目,中国实验快堆遴选国内合作厂家200余家,以国有单位、高校和行业内领先企业为优先合作对象,采用产学研结合模式进行全面攻关,建立了实验设施,形成了研发能力,构建了工业装备基础。中国实验快堆在整个研究、设计、调试过程中,总共联合研究单位37家,在设备加工、制造方面先后与国内259个厂家建立了合作关系,其中加工、制造非标设备就达设备总数的70%。同时,与俄罗斯等国家建立起广泛的国际合作,截至2011年6月,共签订国外合同73项,合同金额约4950万美元。通过产学研结合,中国实验快堆实现了我国快堆技术的跨越发展,形成了我国快堆研发、设计、建设、调试、运行等能力,构建了我国快堆设施、人才技术储备基础,打造了原子能院快堆研发中心,引导企业参与快堆建设,提升核电制造能力,推进国家快堆战略部署和产业布局。
在今后的发展中,快堆产业化技术创新战略联盟将继续按照“立足自主创新,打造快堆产业,促进快堆技术商业化,共建中国可持续发展核能”的宗旨,以联盟为依托,以原子能科学研究院为核心,发挥企业自主创新主体作用;根据联盟成员所长,完善快堆产业结构,匹配并优化快堆产业链资源,实现大企业做强,小企业做专的目标;不断开拓思路,创新机制,促进战略创新联盟的快速发展,加强自主研发投入,促进重大专项立项,以重大专项实施提升企业创新能力,积极参与并开展国际合作,加强消化吸收再创新,开拓国际市场,积极寻求国家与地方支持,加强与其他联盟、协会与组织的互动。
万钢同时谈到,中国快堆技术与产业发展的中长期目标,是在2025年前建成2-3座快堆电站、一座商业规模快堆MOX(钚铀混合氧化物)燃料制造厂、一座商业规模压水堆乏燃料后处理厂,初步形成工业规模闭式燃料系统,实现示范应用,开展快堆、燃料循环技术的工业规模验证。
中国原子能科学研究院快堆工程部总经理、快堆产业化技术创新战略联盟秘书长张东辉在会上介绍了中国实验快堆技术的一些创新成果。他说,快堆是第四代核能电站的首选技术,目前国际上已将其纳入先进核能系统的发展体系。第四代核能系统研发的总目标,是计划在2030年左右,向市场提供具有良好经济性和安全性、废物易于管理和处理,具有防止核扩散特性的先进核能技术。而我国快堆工程技术通过采用“实验堆、示范堆、商用堆”三步走的发展战略,可以实现在2025年左右将快堆作为第四代核电重要堆型商用推广的发展目标。
张东辉提出,福岛核事故提醒我们要深入研究极端地质灾害的影响、核电站严重事故的发展及缓解,在确保安全的前提下高效发展核电,以此保障国家的能源需求。而实现这一目标最有效和直接的手段就是核能的技术进步。有统计数据表明,在正常运行时快堆对周围环境的影响比压水堆低大约一个数量级,这使快堆在厂址选择上更有优越性。而快堆能大幅度提高铀资源利用率的特点又能实现我国核电的可持续发展,同时促进国家战略性新兴产业的发展。通过数十年的研发和积累,尤其是通过国家“863计划”中“中国实验快堆”项目的实施,我国目前已掌握快堆绝大多数核心技术,在国内形成了基本配套的工业体系。在充分借鉴压水堆经验、同时开展有效国际合作的情况下,我国完全可以按照“实验堆、示范堆、商用堆”三步走的快堆发展战略,在2022年左右建成具有自主知识产权的百万千瓦示范快堆电站CFR-1000,并在2025年左右实现商用化。
总的来说,通过实验快堆项目实施,我们实现了建设装置,掌握技术,培养人才和开展实验的目的,建成了一座技术先进的大型快堆技术研究平台,掌握了绝大多数快堆核心技术,也取得了一大批创新成果,培养了一支专业化的技术队伍,形成了一整套快堆标准规范,开发的快堆技术软件,在国内形成了快堆专业体系。同时,在国际上大力实施快堆产业化过程中,我们可以赶上这拨浪潮,在未来几十年的核能市场上占据有利地位。
福建三明核电有限公司副总经理顾健肯定了产学研合作在技术创新中的重要作用,并就中国实验快堆成功并网发电向中国原子能科学研究院表示祝贺。他说,联盟各单位本着立足自主创新,打造快堆产业链,促进快堆技术双优化,共同促进中国核能可持续发展的宗旨,致力于实现中国核能产业化,共同突破产业格局,形成相关行业国家标准,加速科研成果的双优化运作,提高产业整体竞争力,为我国下一步示范快堆技术发展起到推进作用。
福建三明核电有限公司按照“以我为主,中外合作”的方针,在国内率先提出在福建省三明市建造示范快堆核电站的设想,一方面与俄罗斯合作,一方面积极自主研发,希望通过引进消化吸收再创新的方式,建成具有我国自主知识产权,具备核电四代技术的核电站,在这个基础上实现规模化推广。目前,技术部分中俄双方已经达成基本共识,商务部分正在磋商。
在谈到工作中遇到的一些困难时顾健说:“特别是福岛核事故以后,核能的安全受到了广泛关注,我们也开展了一系列研究课题,与俄方也开展了总合同谈判,双方确定设备制造以及建设当中的分工问题,今后这些问题的解决都离不开产学研相关机构的大力支持。”
出席快堆产学研合作自主创新成果汇报会的领导和专家在会前合影
中国第一重型机械集团公司副总裁蔡连重向大家介绍了“一重”在中国实验快堆项目里承担的主要任务,并回忆了二十年间快堆建设过程中的一些感受。
首先,国家和各有关部委对实验快堆给予了高度重视,无论在技术上、资金上,还是在协调方面,都给予了大力支持。
其次,开拓了院企合作的成功道路。中国原子能科学研究院和“一重”从院领导、专家、院士到一些工作人员的各个层面开展了长时间的合作。这么长时间的配合、研究,遇到了很多的困难,大家都一起去解决。期间也得到一些大学的支持。在经费紧张的情况下,“一重”一直把快堆项目放在快速通道上,投入人力、物力和生产制造条件。在项目管理上,原子能院持续跟进、一重积极配合,取得了很大的成功。
第三,重视科研,技术准备非常充分。在这个项目上,不管图纸研究,制造工艺研究,还是工装辅具方面都做得很仔细,原子能院众多专家也参与了这个过程。从“一重”自身来说,实验快堆的成功来之不易,也培养了许许多多的年轻人,所以我们也希望中国快堆事业能够接续下去,我们也了解到它对实现中国核能战略意义重大。因此,我们希望示范堆以及将来的商业堆能够连续起来,这样我们技术不至于中断,“一重”也希望为国家的快堆事业作出应有的贡献。
中国原子能科学研究院院长万钢在汇报会上介绍中国实验快堆产学研合作创新成果及产业化发展思路
力,将以崭新的面貌迎接中国商用示范快堆电站项目启动。上海电气在快堆产学研合作过程中将全力以赴,确保完成任务,同时全力以赴地参与商用示范电站的研制项目,为推动快堆发展作出我们的贡献。”
上海电气重工集团副总裁兼上海电气(集团)总公司核电部副部长倪国平在汇报中说:“在快堆研发方面,上海电气重工集团为实验快堆提供了栅板连箱、围筒转运机等设备;在研发过程当中,花了大量的人力、物力,在技术设施和人才方面打下了基础,积累了经验;在技术优势上,上海电气重工集团期盼商业化运行的快堆电站早日实现,和快堆产业化的早日实现。我们投资60亿,兴建了两个大的制造基地,为核电安全高效发展打下了坚实的基础,这些基础无疑将在商用示范快堆电站,也就是CFR-1000设备研制和快堆产业化中发挥重要作用。”
“在严格执行现有核电合同中,我们不断提升产品项目管理,质量保证和核安全文化建设方面的软实
东方电气集团有限公司副总经理朱元巢表示:“把产学研结合与成立战略联盟作为推进下一步快堆建设的主要抓手之一,我觉得这是在科技部等国家部委及单位的组织领导下开展的一项非常有意义的活动。东方电气在推进重大产学研结合项目的时候,也有这样的责任,作为我国发电设备的重要研制单位之一,在近年的常规机组和核电机组方面,东方电气都做了全面的准备。”
“我觉得作为企业来说,要有这个信心,我们有能力把这个项目支持下去,所以我们时刻等待着召唤,等待着中核和中国原子能科学研究院的同志给我们提出任务,东方电气一定会像对待其他任务一样重视这个项目,为我国成为国际快堆舞台上的重要角色贡献力量。”