《科技日报》:助力“双碳”目标实现 保障国家能源安全——核电领域专家谈积极安全有序发展核电

发布时间:2022-11-24 信息来源:

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  以数字化赋能核电产业升级

  徐鹏飞 中国核电工程有限公司 党委书记、董事长

  党的二十大报告提出,强化企业科技创新主体地位,发挥科技型骨干企业引领支撑作用,营造有利于科技型中小微企业成长的良好环境,推动创新链产业链资金链人才链深度融合。报告还提出,以国家战略需求为导向,集聚力量进行原创性引领性科技攻关,坚决打赢关键核心技术攻坚战。作为从事反应堆工程和核电研究设计、建造和运行管理30多年的核科技工作者,我深感使命重大、责任在肩。

  中国核电工程有限公司(以下简称中核工程)是我国最早从事核电研究设计的单位,从引进、消化吸收、自主设计再到自主品牌,公司逐步实现了我国百万千瓦级压水堆核电站研发设计的“四级跳”。“华龙一号”是研发设计团队在30年科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上,汲取世界先进核电理念,完成100余项科研课题,完成多项关键验证试验,最终形成的具有完全自主知识产权的百千万瓦级三代核电技术。目前,“华龙一号”海内外示范工程四台机组运行良好,批量化建设项目正在按期推进。

  作为开云电竞平台(中国)有限公司的核电型号总体院,中核工程协同国内17家高校、科研机构,联合58家国有企业与140余家民营企业,共同突破了411台设备的国产化,共获得700余件专利和120余项软件著作权,带动上下游产业链5300多家企业,实现“华龙一号”产业链自主可控,推动“中国制造”向“中国创造”飞跃。

  党的二十大报告提出,积极安全有序发展核电,加强能源产供储销体系建设,确保能源安全。我们要坚持面向国家重大战略需求,胸怀“两个大局”、心系“国之大者”,履行好支撑国家高水平自立自强、确保能源安全的使命担当。

  一是加快关键技术攻关,有力支撑国家战略。我们要以高度的责任感和使命感,瞄准核化工、核电、核燃料三大领域,聚焦先进工艺技术、专用材料、核心软件、分析测试仪器等创新链、产业链以及供应链中的“断点”“卡点”和薄弱环节,重点围绕型号研发,扎实推进关键核心技术攻关,牢牢掌握科技发展主动权,更好地服务国家战略、服务经济主战场。

  二是强化企业创新主体地位,带动全产业链转型升级。我们要围绕“加强能源产供储销体系建设,确保能源安全”,加快自主研发试验,组织产业链上下游协同运作,加快补齐基础零部件元器件、关键基础材料、基础工业和产业技术等短板,保障“华龙一号”产业链供应链安全稳定。构建良好产业链生态圈,带动国内装备制造业整体水平提升,促进产业集群转型升级,向价值链中高端迈进。发挥融通带动作用,形成向其他产业的外溢效应,带动高精度传感器、数字化仪控等领域新技术研发。

  三是加速核电数字化转型,推动产业高质量发展。我们要瞄准核电厂产品数字化和过程数字化两大目标,建设少人值守、高度自动化的实体核电厂和过程数字化的虚拟核电厂,实现实体核电厂和虚拟核电厂数字孪生,推进“华龙一号”不断升级。采用虚拟核电厂模拟核电厂设备制造、土建和安装施工以及调试过程,在提高核电厂安全性的同时降低建造成本;采用虚拟核电厂预测核电厂后续运行、维修模式,提高核电厂的运行安全性和运行经济性。推动形成全核电产业数字化集群,推进5G、北斗、云计算、边缘计算、大数据、人工智能、区块链、物联网等先进信息通信技术应用,加速核电领域核心工业软件国产化进程,打造具有自主知识产权的核电产业互联网平台。

  科技立则民族立,科技强则国家强。作为筑牢国家安全基石与保障经济社会发展的国家队和主力军,中核工程将持续坚持科技创新这个战略基点,聚焦核燃料处理、核能发电、燃料元件等核能关键技术领域,以数字化赋能产业升级,护航绿色发展。

  

       给核能高质量发展注入“快堆”动力

  薛小刚 中国原子能科学研究院 党委书记、研究员

  党的二十大报告提出,积极稳妥推进碳达峰碳中和。报告还提出积极安全有序发展核电,加强能源产供储销体系建设,确保能源安全。党的二十大报告为我国能源产业发展指明了方向,提供了根本遵循。核能是清洁能源的重要组成部分,推动核能高质量发展,是我国优化能源结构、保障能源供给安全、实现“双碳”目标、应对气候变化的重要手段,具有重大战略意义。

  我国核能发展采取“三步走”战略——“热堆—快堆—聚变堆”。目前,我国核电的主要堆型是压水堆(热堆),其主要以天然铀中含量约0.7%的铀-235为燃料。快堆是世界先进的第四代核电技术、“三步走”战略的关键环节,主要消耗天然铀中含量99.2%以上的铀-238,在发电的同时兼具核燃料增殖和焚烧长寿命放射性核素的功能。因此,快堆不仅可以大幅提高对铀资源的利用率,将人类利用核能的时间从上百年延长至数千年,还可以实现放射性废物最小化,解决核废料难以处理等问题。中国是世界上第八个拥有快堆技术的国家。2011年,由中国原子能科学研究院(以下简称原子能院)设计建造的我国首座快堆——中国实验快堆成功并网发电。该堆电功率为20兆瓦,并于2012年通过国家科技部验收。我国快堆核电站的示范工程也已开工建设。

  习近平总书记在我国核工业创建60周年时作出重要指示指出,核工业是高科技战略产业,是国家安全重要基石。要坚持安全发展、创新发展,坚持和平利用核能,全面提升核工业的核心竞争力,续写我国核工业新的辉煌篇章。原子能院作为我国核科技发展策源地以及基础性、前瞻性、先导性、工程性核科研综合基地,坚决贯彻落实习近平总书记对核工业重要指示批示精神,瞄准国家重大需求与国际前沿大力推动科技创新,在先进核电技术方面持续发力,勇闯“无人区”。2021年,原子能院主动开展了一体化闭式循环快堆核能系统(以下简称一体化快堆)的研发和设计研究工作。

  一体化快堆指在同一地址建设快堆、干法后处理厂和燃料生产线,实现高质量闭式燃料循环。一体化快堆也能够与当前压水堆有效衔接,利用压水堆乏燃料后处理回收的材料以及天然铀中的铀-238为燃料运行,实现对核燃料的增殖,将铀资源利用率提高至60%以上,并通过堆内燃烧方式大规模减少长寿命高放废物,从而提升裂变核能的整体安全性和经济性。如今,一体化快堆已成为世界主要核电大国科研攻关和技术储备的主要方向。

  一体化快堆核能系统涉及燃料、材料、系统工艺、设备、安全、辐射防护、应急、后处理工艺等专业、方向的重大技术创新,以及反应堆、后处理厂、燃料制造厂、放射性废物处理等工程技术的重大跨越。开云电竞平台(中国)有限公司拟用10—15年时间开发出高水平先进的一体化快堆,作为我国中长期裂变核能大规模发展的主打产品,并已设立项目,“十四五”期间预计陆续投入15亿元开展关键技术攻关和设计研究。原子能院作为科研设计主体,对技术负总责。

  党的二十大报告指出,加快实施创新驱动发展战略。坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,加快实现高水平科技自立自强。以国家战略需求为导向,集聚力量进行原创性引领性科技攻关,坚决打赢关键核心技术攻坚战。

  踏上新征程,原子能院将以党的二十大精神为引领,自觉履行高水平科技自立自强的使命担当,以咬定目标不放松的坚韧干劲,在自主创新的道路上奋发进取、勇攀高峰,扎实推进一体化快堆科技会战,集中力量攻关“卡脖子”难题、突破关键核心技术,为保障国家能源安全、创新“双碳”目标下的新型核电技术、推动我国由核大国向核强国迈进、早日建成世界科技强国贡献力量。