我國核電發展起步晚,起點高,在掌握二代核電技術的基礎上,吸收引進西屋三代核電技術,并發展三代自主核電技術,成為國家“一帶一路”戰略中重要部分,成為繼高鐵之后的國家新名片。然作為核電來講,無法抵御人為事故和自然災害的襲擊,難免部分人“談核色變”,因此核電行業做好安全防護最為重要,核電行業的腐蝕防護是保障核電安全運行的重要組成部分。為了普及人們對核電行業腐蝕科普的認知,更加全面的了解核電行業的發展趨勢,中國腐蝕與防護網記者有幸采訪到國家核電技術公司、上海核工程研究設計院研究員級高級工程師徐雪蓮女士。
徐雪蓮研究員
中國腐蝕與防護網記者:2015年10月19日至23日,國家主席習近平對英國進行了國事訪問, 簽署了總價值超過300億英鎊的貿易投資協議,其中最引人矚目的就是價值高達245億英鎊欣克利角C核電項目,這是一件令人欣喜的事情。作為核電行業的專家,請您談談,核電行業在國民經濟中的地位或者是國家建設中的意義?
徐教授:我國一次能源結構中,煤炭占68%(高出世界平均水平35.8個百分點),石油占19%,水能占6%,天然氣占3%,核能風能太陽能大約占2%。 從電力結構看,發電量中,火電占到83%以上,水電占到14%以上,核電約2%,風電1%左右。 火電廠消耗的原煤占全國煤炭消費量的50%以上,排放的二氧化硫占全國排放的45%左右,排放的二氧化碳占全國排放量的30%以上。 以煤為主的能源消費結構,是我國能源消費結構的突出特點,也是發展低碳經濟的最大障礙。
我國政府已向世界承諾,到2020年非化石能源的比重將達15%,到2030年,該比重將達20%,只有大力發展清潔能源才能實現這一目標。
核電是一種清潔能源,它在發電過程中不會向環境排放二氧化硫或二氧化碳。核電能級高、能流密度高、單機組容量大,燃料費低,約占發電成本的20%~30%。一座百萬千瓦電功率的核電廠和火電廠相比,每年可以減少二氧化碳排放600多萬噸,環保效益相當于近2萬公頃森林。因此,核電的發展便于調整能源結構、提升能源安全、保障供給安全。 低碳經濟、減排與降低環境壓力要求更是推動核電發展的強大動力。中國核電現在有先進的技術、設備制造能力、有產業調整結構需求和“走出去”的機遇,進入了黃金發展的“戰略機遇期”。
綜上所述,隨著低碳經濟的發展,核電在我國國民經濟中的地位將日益突出。
中國腐蝕與防護網記者:在前不久的第二屆海洋大會上,您主講的報告《核電廠設備腐蝕與防護》,為什么會選擇這個報告主題,請您談談目前的核電廠設備腐蝕與防護的現狀?
徐教授:世界上現有四百多座運行核電機組,其中約25%已運行30年以上,約75%運行了20年以上,隨著運行時間的延長,老化與腐蝕問題日漸突出。核電運行經驗的積累以及核電從業人員對腐蝕老化問題的認識進一步提高尤為重要。
腐蝕與防護旨在研究材料與核電運行環境的相容性規律及其防護技術的開發和應用,并通過有針對性地選材和各種防護手段,從設計伊始即引入腐蝕防護與老化理念,確保核電材料在腐蝕環境中的有效性和長效性;同時,對在役核電現場發生的各類腐蝕問題,通過失效分析和預防、數值模擬和分析、運行經驗反饋等手段提出控制、緩解和預防措施,為核電站長期穩定安全運行保駕護航。
材料老化是指其物理特性隨時間或使用的退化過程,而核電設備的老化管理則是將老化效應控制在可接受限度內的工程、運行和維護行動。2009年,國際原子能機構發布了IAEA NS-G-2.12《核電廠老化管理》核安全導則,我國在2012年也以此為藍本頒布了HAD103/12《核動力廠老化管理》,將核電廠老化管理的要求拓展至設計、建造、調試、運行(包括延續運行和長期停堆)和退役的整個生命周期。作為老化管理的重要內容,核電設備的腐蝕與防護的相關工作,正是對“全壽期老化管理”理念的良好實踐--腐蝕設計用于指導后續各階段的老化管理服務工作,腐蝕服務則向設計提出新的老化管理需求,而腐蝕研究不僅是設計與服務的技術支撐,更能起到優化設計、改進服務的作用。
中國腐蝕與防護網記者:您主要從事核電設備結構材料應用可靠性研究、核用涂料設計與開發、設備部件失效分析與評估、核電廠設備老化管理與壽命管理、運行核電廠水化學等。您作為國家核電領域研究方面的專家,請給我們分享一些您印象深刻的案例或者是研發經歷?
徐教授:在三代核電設計與建造過程中,上海核工院腐蝕與防護專業發現國外核電涂層設計文件不便于我國設計與施工人員的使用,于是,通過技術鉆研、現場調研、廣泛討論,同時再根據我國已有的核電設計與建設經驗,最終建立了我院獨立自主的核級涂料防護涂層技術文件體系,并聯合國內涂料生產廠家成功研制出滿足技術要求的國產化產品。
三代核電蒸汽發生器傳熱管采用690合金,由于它是反應堆一二回路的壓力邊界,在運行壽期內的完整性尤為重要。690合金傳熱管要求管徑更小、壁厚更薄、純凈度與精度更高、同質度、均勻性更好,耐腐蝕性更優,之前只有國外很少的企業可以供貨,在國家重大專項支持下,國內企業通過技術攻關,生產制造出國產690合金傳熱管,其性能是否能夠滿足三代核電要求,需要進行全面的性能評估。上海核工程研究設計院牽頭進行了應用性能評估專題,這其中重要的全面評估離不開腐蝕性能的實驗驗證和評價,試驗驗證的結果再反饋給制造廠對制造工藝進行改進,最終制造出符合要求的合格產品。
這些國產化成果打破了國外技術壟斷,避免了國際性的采購限制等問題,有利于我國核電“走出去”的發展戰略。
腐蝕與防護是一門集材料、水化學、電化學、力學等多學科的交叉學科,因此,核電腐蝕與防護從業人員應保持與各學科間及時、充分、有效的溝通與交流,并積極開展對外技術交流,了解行業動態,不斷擴大知識面,注重經驗反饋,才能對相關的技術問題和管理問題有更好的把握,這也是保障核電廠能夠正常安全運行的前提,最終實現核電造福于人類的目標。
中國腐蝕與防護網記者:您對中國核電行業的未來展望?
徐教授:近年來,我國核電的電源工程投資完成額逐年增長。據最新統計,2014年1-11月,核電電源工程投資為470億元,較上年同期下降10.40%。
核電作為清潔能源依然有很大的提升空間,從目前全球核電發展來看,中國的核電發展是全球最快的,28個在建機組占到了全球在建機組數量的40%。截至2014年4月底,全球在建的核反應堆有72個,大部分位于中國與俄羅斯。此外,173個核反應堆待建,309個有建設意向。其中,中國有28個在建、57個待建的核反應堆。加之,華龍一號由國務院常務會議核準在國內建設后,國內核電建設也將加速,前瞻預計未來五年中國核電產業在國內外需求量大增的刺激下將保持20%以上的增速。
我認為中國核電未來還是存在較大的發展空間的。
首先,從政策面上,《核安全規劃》《核電安全規劃》《核電中長期發展規劃》均陸續獲批,極大地促進了核電重啟步伐的加快,為未來的核電發展建立了一個良好的政策環境。
第二,從目前核電發展現狀來看,2011年我國核電總發電量達874億千瓦時,占全國總發電量的 1.9%,核電生產運營產出(銷售收入)約為375億元,拉動的總產出約為832億元,GDP約為442億元。假設到2020年核電在運裝機達到6500萬千瓦,在建3500萬千瓦,2020年我國核電生產運營產出約為1994億元,拉動的總產出為4423億元,GDP約為2351億元。從這個角度來說,發展核電對未來經濟發展的拉動作用是巨大的。
第三,就我國的能源發展來說,我國能源發展面臨著4個基本問題:1.經濟社會發展中的能源供需總量平衡問題;2.長期以煤為主的能源結構,造成的環境、生態問題;3、西煤東運、北煤南運、西氣東輸、西電東送的能源結構問題;4.對國外資源依存的能源供應安全問題。作為一種清潔、安全、高效的能源,大力發展核電可以在很大程度上解決我國目前存在的能源問題。
因此,核電未來的發展前景是值得被看好的,無論從國際上還是國內,發展核電都是大勢所趨。
上海核工程研究設計院簡介:
上海核工程研究設計院效果圖
上海核工程研究設計院(簡稱上海核工院或728院)是在黨中央第一代領導核心的關心下建立起來的,始建于1970年2月8日,2007年5月從中國核工業集團公司整建制規劃國家核電技術有限公司。作為我國核電研究設計行業的知名骨干企業,上海核工院創造了中國核電的三個“第一”:獨立自主研發設計了中國大陸第一座核電站--秦山核電站,結束了中國大陸無核電的歷史;設計研發了中國第一個出口核電站--巴基斯坦恰希瑪核電站,被朱镕基總理譽為“南南合作的成果典范”;是中國第一臺重水堆核電機組--秦山三期的技術總支持和工程建造管理單位。目前,上海核工院正承擔著AP1000依托項目工程設計、CAP1000核電工程設計、大型先進壓水堆核電站國家重大專項研發,以及巴基斯坦核電工程二期、遼寧紅沿河核電工程等的設計與技術服務。
其中,AP1000是由美國西屋公司開發的先進非能動壓水堆核電機組,它充分利用諸多非能動安全體系原理,如重力、自然循環、聚合反應等以在事故后提供堆芯冷卻,比傳統的壓水堆安全體系更為簡單有效。它設計壽期60年,堆芯熔化概率和放射性釋放概率分別為5.1×10-7/堆年和5.9×10-8/堆年,滿足三代核電的要求。CAP1400則是在消化、吸收、全面掌握AP1000技術的基礎上,通過再創新開發的具有我國自主知識產權的非能動大型先進壓水堆核電機組。其示范電站建于山東威海市榮成石島灣,預計2016年將FCD(First Concrete Date,第一罐混凝土澆筑日,標志機組正式開工建設)。目前國家核電技術公司正積極為其開拓國際市場,南非、土耳其、巴西等國都對CAP1400產生了濃厚興趣,IAEA總干事天野之彌在2015年9月的IAEA技術推介會上也對CAP1400給予了高度評價。
人物簡介:
國家核電技術公司、上海核工程研究設計院研究員級高級工程師。她在上海核工程研究設計院長期從事核電設備結構材料應用可靠性研究、核用涂料設計與開發、設備部件失效分析與評估、核電廠設備老化管理與壽命管理、運行核電廠水化學等。目前為上海市腐蝕與防護學會第六屆理事會理事、《腐蝕與防護》雜志編委會編委、中國腐蝕與防護學會能源專業委員會委員、上海市核學會會員。
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