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抢占能源战略制高点:863计划扶持快堆发展纪实
发布时间:2011-03-30 来源:科技日报

  第二章 为核电事业奠基

  1995年,时任国务委员兼国家科委主任的宋健曾这样强调我国发展快堆的重大战略意义:“快堆要马上立项,就是堆没有建成,为国家培养并保持500人的快堆技术队伍也是完全值得的……”事实证明,他的远见是正确的。建成后的中国实验快堆,将为我国快堆进一步发展积累经验,培养人才,同时也将为我国快堆燃料、材料和设备考验以及新工艺技术研发提供设施条件。

  赔本的生意值得

  作为一重的副总,吴生富当然希望自己的公司做生意能赚钱,但并不是每笔生意都如此。

  吴生富还清楚地记得,当时实验快堆项目可批的经费并不多,但当一重拿到中国实验快堆堆容器及旋塞这个项目时,他有一种油然而生的自豪感和责任感,这个项目,不仅仅是国家的一次历史性突破,也是一重的一次历史性跨越。

  一重接手实验快堆相关项目的合同款只有1.13亿元。1.13亿元,看起来似乎并不少,但是吴生富心里有底:按当时的国际市场原料价格来看,仅从国外定购钢材就得花掉一大半。但他很快拍板,咬着牙把这活揽了下来。

  “研制快堆碰到的最大困难就是经费不够。最初的实验快堆经费都是按照国外的经验来估算的,但是原材料涨价了,实际上的制造费用很高。”徐銤说。

  2001年11月30日,制造合同的签字仪式在北京西苑饭店举行,合同总额1.13亿元。而事后,一重仅从国外定购钢材就花掉了8000万。在经费十分紧张的情况下,一重不看一时的经济效益,以大局为重,垫付经费支撑着这一项目。

  2003年,一重开始零部件加工,问题接踵而至。堆容器精度要求极高,一重不惜代价大量采用数控机床;为了解决不锈钢焊接变形严重的问题,单是工装就做了不下百种;在直径8米的两个大支撑环上,实现了材料的突破……在旋塞的制造中,解决了旋塞的精度,使小旋塞下去抓燃料组件的精度达到2毫米,超过了4毫米的技术指标要求……

  那个时候,对于一重而言,不再是简单的生意场上的盈或亏,而是崇高的国家荣誉感和强烈的社会责任感驱使着这群快堆人,一定要把工程做好。

  而今的事实证明,吴生富的选择是对的。通过与原子能院合作参与快堆的制造,一重掌握了快堆核级关键设备设计制造技术,培养了一批技术过硬的科研和技术队伍。

  “快堆的研发和制造,不仅仅对我国的核能技术发展、实现能源的可持续利用与发展具有重大意义,而且与此同时,所积累起的建设快堆经验,拥有的自主创新关键技术,培养出的快堆专业人才,都是一笔宝贵的财富。”中国实验快堆工程部原总经理、现任原子能院院长万钢如此评价。

  不仅仅是一重,在研制过程中,原子能院还与上海电气集团的第一机床厂和大连宝原核设备有限公司等企业联合,成功实现了全自动换料,突破了快堆复杂系统设备集成的技术瓶颈。而与中核北京核仪器厂等企业联合,研制出的中国实验快堆核测、控制与保护系统,提升了我国反应堆控制系统设计和制造水平。与兰太实业公司联合建厂,大规模、高质量制备核级金属钠,促进了钠工艺技术从实验室走向工业化。与中核建设集团的二四、二三公司联合,自主完成了建筑和安装,在快堆大体积厂房建筑和钠系统安装技术等方面取得了充分积累。这也为他们参与下一步示范快堆电站建设奠定了坚实基础。

  痛并快乐着

  如果要问快堆人,对于快堆研究到底倾注了多少心血,流过多少汗和泪,没有人说得清。但可以肯定的是,快堆于他们一定是自豪的、深刻的,并且是充满激情的。

  乌海, 内蒙古一个类似于荒漠的地区,亚洲最大的工业钠生产厂——兰太集团乌海钠厂就在那里。这个地方让快堆工程部钠工艺室的禹春利终身难忘。

  在那里,他度过了最忙的一年,也就是那一年,他的小孩出生了。当时禹春利母亲的身体十分不好,照顾家庭的重任完完全全落在了70多岁的老父身上。

  “我爱人怀孕八九个月的时候,她就走不动了,我的老父亲就每天骑着三轮车到车站接送她。”说到这些的时候,这个硬铮铮的铁汉哭了。

  平时的禹春利,口里除了说工作还是说工作。“在乌海的时候,我们白天做实验,晚上看资料,连续调试了20几天,终于搞出来了。”

  “当最终分析的钠指标合格时,是我最高兴的时候,觉得付出的所有代价都值了。”禹春利说,“在乌海数年经历的一切让我看到了自主研发之路的艰难,尤其是像快堆这样一个庞大的工程。通过这次经历,让我更加坚信,中国人能够搞好快堆,快堆的事业会更加辉煌!”

  禹春利只是无数为快堆事业前仆后继的快堆人中普通的一员,然而正是这样一个又一个无私奉献的普通人,铺就了我国攀登世界核能之巅的道路。

  “快堆是国家核心竞争力的体现,也是长远战略发展的需要。快堆是核能的高级阶段,而核能本身就是个知识密集、人才密集、技术难度很大的学科。”张东辉说。

  为拿下这个学科,原子能院快堆工程部采用了一体化作用方式,从研发、设计、建造、安装、调试、试运行,都是一批人。这批人能够了解快堆建造的全程问题,也可以从根本上解决问题。“一开始研发就按照课题方式组织队伍;到了工程时期就按照工程要求组织队伍;运行阶段就按照运行要求组织队伍……这种组织方式可以最大限度地弥补经验不足的问题。良好的组织对大的科学工程来说也非常重要。”张东辉说。

  如今,原子能院的快堆研究队伍已超过400人,73%为大学本科以上学历,1/3为高级研究人员,并且这个数字还在以每年10%左右的速度递增。这样一支结构合理的人才队伍为今后中国的快堆之路奠定了坚实的基础。

  第三章 抢占能源制高点

  如果说,最初我国决定发展快堆技术是为了追赶科学技术进步的脚步,在世界先进技术领域占领一席之地;而今要发展快堆技术,则是为了应对日益严峻的能源危机,走能源可持续发展的道路。

  更少的铀更多的电

  随着经济社会的发展,世界各国对能源的需求也不断增长。据了解,目前全球的铀矿探明经济可采储量达470万吨,可供人类使用约65年。随着我国核电建设的推进,未来铀矿需求将明显增加。如果缺乏充足的铀矿资源支撑,难免不会再现在原油、铁矿石资源上受制于国际矿商的窘境。

  因此,“政府要求要从各种反应堆里找到一种新的能大幅提高能源利用率的堆型,可以保持核能可持续发展,最后我们发现的就是快堆。”徐銤说。

  “当前我国选择的压水堆核电堆型对铀资源的利用率只有约1%,而快堆可以将铀资源的利用率提高到60%—70%,使裂变核能成为几乎不可耗竭的能源。”据徐銤介绍,快堆的一个重要特点就是:在消耗核燃料的同时,又产生多于消耗的核燃料,实现核燃料的增殖;同时可以将压水堆乏燃料中存在的长寿命放射性废物当作核燃料烧掉,更为安全环保。

  “如果快堆与压水堆匹配发展,并将封闭的核燃料循环发展起来,核能便可成为我国一种可大规模发展的可持续能源。”徐銤说。

  “1公斤铀235裂变产生的能量相当于2700吨煤燃烧释放的能量,风能50平方公里才能顶得上1个核电站……从整个生产链的能量消耗包括排污后处理等来看,核能的二氧化碳排放是最低的,太阳能、风能等都比它高。”对于核能,徐銤情有独钟。

  加快产业化步伐

  “经过多年的工作研究,我们掌握了快堆绝大部分技术,具备了商用化的基本条件,有了一整套技术、人才和基本配套的工业体系和工业链。现在的目的就是市场化和商业化,不能停留在纸上。”同时兼任快堆产业化技术创新战略联盟理事长的万钢表示。

  “科学研究可以在实验室里,产业化就要和各界联盟,因此我们成立了快堆产业化联盟。”据徐銤介绍,产业化联盟就是要把国内参与过和希望参与快堆工作的一流的大学、科研院所、工厂、设计院、工程公司、业主等联合起来,把快堆整个产业链从研发、设计、加工、安装、开发、交付运行等联系起来,带动国内技术进步、拉动GDP增长。

  “根据国家战略,适时推广商业化项目,拥有自主知识产权后,我们也可以出口技术,放眼全球来实施产业化。”兼任快堆产业化技术创新战略联盟秘书长的张东辉说。

  据徐銤介绍,近两年,世界核能和快堆出现新的发展势头。欧洲国家对核能的优势重新进行了评估。美国代表在IAEA快堆工作组会上表示要考虑建造新的核电站,发展增殖快堆。目前世界上一些国家提出的第四代核电先进堆型,有三种类型属于快堆型,其中包括与中国实验快堆堆型相同的钠冷快堆。可以预见,世界常规能源供应形势的越来越严峻,将会推动核能的发展,推动增殖快堆的发展。

  根据中国工程院2月28日在北京发布的《中国能源中长期(2030、2050)发展战略研究》报告,到2020年、2030年和2050年,核电总装机规模将分别达到7000万千瓦、2亿千瓦、4亿千瓦,核电装机占电力总装机比重分别为4.6%、10%、16%,核发电量占总电量比重将分别达到7%左右、15%、24%。

  按照我国快堆的发展战略设想,我国将在目前建成的中国实验快堆基础上,依靠项目研发、设计和建造形成的设施、技术和人才,继续开展下一步商用快堆技术的研发。

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