高温气冷堆重大专项向产业化迈进,清华大学主

2019-08-28 19:56栏目:国际学校

清华大学推进产学研合作

来源:科技日报 2015-12-13 李大庆


  清华大学核研院院长张作义如今有了一个新身份:先进核能技术协同创新中心主任。12月10日在中心举行的2015年年会上,面对同为中心成员的多家企业的代表,张作义介绍了在山东威海建设的高温气冷堆示范电站。

  中心成员不仅包括清华大学核研院的研究人员,还聘请了院外的69名专家,既有清华校内的交叉学科研究人员,也有来自企业56名研究人员。比如,清华大学机械学院的王玉明院士就被聘为中心的首席研究员。王玉明团队研制的干气密封技术为高温气冷堆核电站示范工程主氦风机的研发提供了一种解决方案。除了机械学院,清华大学工程物理系、材料学院、土水学院等也加入了中心。在校企结合方面,上海鼓风机厂副总经理兼总工程师钱敏龙是中心装备与工艺协同创新模块的首席研究员之一。他在高温气冷堆核电站的核心装备主氦风机的制造过程中发挥了重要作用。对于钱敏龙来说,能够跳出企业的局部利益,参与到国家能源战略需求的技术体系中搞研究,这是符合企业长远利益的。

  据了解,示范电站是世界首座正式组织实施的高温气冷堆示范电站,于2012年12月开始建设。

  据中心秘书长石磊教授介绍,中心的成立促进了高温气冷堆示范工程的创新。主氦风机工程样机先后完成了启停试验、机械运转试验、满功率及部分负荷性能试验、惰转及紧急停机试验、2分钟电机冷却器断水事故试验等多项试验。目前,主氦风机无论功率还是技术水平都属于世界领先,技术突破标志着我国在先进核能核心装备技术上获得重大突破;核心设备蒸汽发生器完成首套螺旋盘管组件的组装,标志着我国高温气冷堆蒸汽发生器主要制造工艺瓶颈的突破。

编辑:苑苑

图为位于山东荣成的高温气冷堆核电站示范工程工地全貌。

  东南亚、中东地区甚至欧洲的众多国家,包括国内的一些潜在用户,都对高温气冷堆在核能发电、海水淡化、石油化工、煤化工等领域的应用有着浓厚兴趣,相关的合作洽谈正在开展。

  山东荣成石岛湾,世界首座球床模块式高温气冷堆商用示范电站正在慢慢露出它的雏形。

依托高温气冷堆示范电站工程建设

  清华新闻网11月3日电 由清华大学核能与新能源技术研究院主办的“国际高温气冷堆技术会议”10月27日至31日在山东荣成举行。来自国际原子能机构、美国、欧洲、俄罗斯等17个国家和地区的专家交流了高温气冷堆研发的经验。

——关键设备研制验证密集突破

  经过近两年的施工,它已经从地下18米“生长”到了地上约10米。今年年底,它的形象高度将超过20米。

清华大学主办的国际高温气冷堆技术会议举行

  这还只是工程外观,而将要安装在它体内那些至关重要的“器官”——高温气冷堆关键设备的研制验证工作已经取得重大突破,中国领跑这一技术领域的产业化应用,已成定局。

产学研结合 让技术创新走出实验室

  国家能源局核电司和中国核能行业协会有关负责人表示,目前,我国大陆地区在运核电机组20台,装机容量1794万千瓦;在建规模28台,装机容量3061万千瓦。按照国家规划目标,到2020年,我国运行核电装机将达到5800万千瓦,在建3000万千瓦左右。2020年后,核电将有更大的发展空间。

  同样是在9月,高温气冷堆的核心设备蒸汽发生器完成了首套螺旋盘管组件的安装。由于采用多项创新性设计和制造工艺,这是一次几乎没有先例可以借鉴的尝试。

  东南亚、中东地区甚至欧洲的众多国家,包括国内的一些潜在用户,都对高温气冷堆在核能发电、海水淡化、石油化工、煤化工等领域的应用有着浓厚兴趣,相关的合作洽谈正在开展。

  高温气冷堆核电站示范工程国家重大专项总设计师、清华大学核研院院长张作义说,目前,高温气冷堆核电站示范工程已完成从负18米到地面7米标高的全部土建施工任务,反应堆厂房舱室墙体、乏燃料厂房以及核辅助厂房浇筑等施工已至地上10米,今年底将达到28米标高。

金沙国际网址 ,  2003年,由于资源优势的高度互补,清华大学和中国核工业建设集团开始产学研合作,共同组建中核能源科技有限公司作为产业化平台,启动了高温气冷堆的产业化工作。

——关键设备研制验证密集突破

  据国际原子能机构核电部、美国能源部核能办公室负责人介绍,全球核电截至2014年9月,全世界共有437个机组处于运行状态,总装机容量为374.5吉瓦,到2030年及2050年还将持续增长;在应对气候变化和经济发展两个关键挑战时,核电是一个理想的选择,因为在低成本发电的同时,它几乎不排放CO2,高温气冷堆商用示范电站的设计、建造、运行将为目前面临的一些技术挑战提供极好的基础和范例,为世界上中小国家提供灵活的技术选择。

  在高温气冷堆重大专项总设计师、清华大学核研院院长张作义看来,这些成果的取得,意味着我国高温气冷堆示范工程建设在设备制造方面的技术难题已经基本得到解决。

  9月下旬,国际原子能机构第58届大会在维也纳召开,高温气冷堆在中国加入国际原子能机构30周年成就展上亮相,引起世界广泛关注。

  据介绍,目前示范电站的一系列关键技术和设备研制已得到试验验证,包括:高温气冷堆核电站的核心装备——世界首台套大功率电磁轴承主氦风机工程样机研制成功;高温气冷堆核电站的燃料来源——我国首条具有完全自主知识产权的商用球形燃料元件生产线主设备安装完成;高温气冷堆核电站的关键设备——蒸汽发生器主要制造工艺瓶颈获得重大突破,首套螺旋盘管组件试安装完成;高温气冷堆核电站的主设备——反应堆压力容器、堆内金属构件已在上海总装,高温气冷堆核电站一回路的重要设备——控制棒驱动机构顺利完成1:1热态工程验证试验及寿命考研,等等。高温气冷堆重大专项的各项关键技术研发、试验平台持续完善。基于高温气冷堆示范电站的技术基础和设计经验,600兆瓦电功率的六模块商用热电联产核电站HTR-PM600已经完成了概念设计。

  示范工程只是高温气冷堆技术产业化工作的起步。高温气冷堆重大专项总设计师、清华大学核研院院长张作义和整个产业化工作团队在推进示范工程建设的同时,也在统筹谋划具有自主知识产权的高温气冷堆面向国际、国内两个市场的商业化推广。

  9月中旬,高温气冷堆球形燃料元件生产线的设备安装工作,在内蒙古包头宣告完成。高温气冷堆被认为具有固有安全性,能保证任何事故下,即使不借助能动安全系统,也不会发生堆芯熔化和放射性大量释放的严重后果,其关键就在于燃料元件。这条依托重大专项建设的年产30万个球形燃料元件的生产线,包括二氧化铀核芯制备设备、包覆燃料颗粒生产全套设备、球形燃料元件压制线等,全部采用我国自主设计、具有完整知识产权的主要工艺和设备。这条生产线,解决了高温气冷堆运作的“食物”问题,为其工程建设、运行以及后续产业化应用提供了重要条件保障。

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商业化推广 把产品和服务卖出去

  这还只是工程外观,而将要安装在它体内那些至关重要的“器官”——高温气冷堆关键设备的研制验证工作已经取得重大突破,中国领跑这一技术领域的产业化应用,已成定局。

位于山东荣成的高温气冷堆核电站示范工程施工现场。

  8月,高温气冷堆核电站的“心脏装备”主氦风机工程样机完成100小时热态满功率连续运行试验,并通过国家能源局组织的验收评审。这是我国先进核能系统核心装备技术自主创新的一次重大突破。

  今年下半年以来,关键设备研制验证的技术难关逐一攻破。

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来源:科技日报 2014-11-1 张盖伦

  蒸汽发生器的主要功能,是将反应堆内产生的热量通过一次侧的高温氦气将二次侧的水加热成为过热蒸汽而推动汽轮机发电。螺旋盘管组件装配工艺是蒸汽发生器研制中最为复杂的一道技术难关,其承重组件加工精度要求高,超长盘管管束吊装及对中难度大,装配间隙小到只能容纳3根头发丝。为了解决这一难题,清华大学核研院组织教师、技术工人和学生联合攻关,研制了一整套螺旋盘管套装工艺和配套专用工装工具,并且完成了螺旋盘管组件的安装。这一成果的取得,标志着我国已经突破了高温气冷堆蒸汽发生器主要制造工艺的技术瓶颈。

供稿:核研院 编辑:蕾蕾

  山东荣成石岛湾,世界首座球床模块式高温气冷堆商用示范电站正在慢慢露出它的雏形。

  同样是在9月,高温气冷堆的核心设备蒸汽发生器完成了首套螺旋盘管组件的安装。由于采用多项创新性设计和制造工艺,这是一次几乎没有先例可以借鉴的尝试。

图为张作义发言。

  2006年,高温气冷堆示范工程被确立为国家科技重大专项。该专项的一个核心目标,就是要以清华大学2003年建成的10兆瓦高温气冷实验堆为基础,攻克工业放大和工程实验验证、高性能燃料元件批量制备等技术,建成具有自主知识产权的20万千瓦级全球首座球床模块式高温气冷堆商用示范电站。

  示范工程只是高温气冷堆技术产业化工作的起步。高温气冷堆重大专项总设计师、清华大学核研院院长张作义和整个产业化工作团队在推进示范工程建设的同时,也在统筹谋划具有自主知识产权的高温气冷堆面向国际、国内两个市场的商业化推广。

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  再往前回溯。

  一起“爬雪山、过草地”的,是一个产学研紧密结合的团队。

  作为世界首座模块式高温气冷堆核电站,位于山东荣成的高温气冷堆核电站示范工程建设目前进展顺利,从2015年开始,电站各个设备将逐步运抵现场,2017年将实现并网发电。据了解,高温气冷堆是具备第四代核能技术特征的先进堆型,具有安全性好、效率高、高温工艺热应用等技术优势,通过多模块形成不同规模的热电联产电站,可满足不同的电力市场需求,同时还可广泛应用于稠油热采、石油化工、煤的气化和液化、核能制氢等领域,产业化前景广阔。

  10月28日至31日,第7届国际高温气冷堆技术峰会在示范工程所在地山东荣成举行。来自国际原子能机构、美国、俄罗斯等17个国家和地区的专家前来分享中国经验。

  7月,高温气冷堆核电站的“神经系统”——数字化控制保护系统工程样机,完成了包括7项环境应力试验、13项电磁兼容试验,以及抗震试验在内的全部样机鉴定试验。

  9月下旬,国际原子能机构第58届大会在维也纳召开,高温气冷堆在中国加入国际原子能机构30周年成就展上亮相,引起世界广泛关注。

  目前,中国核工业建设集团和清华大学正在启动60万千瓦多模块高温气冷堆项目,厂址选择、初步可行性研究等前期工作也已经在进行中。

  成果的背后,是多年来,高温气冷堆项目参与各方的共同努力。毕竟,让一项技术从实验室走向工业化,正如张作义形容的,就是“爬雪山、过草地”。

  2006年,清华大学、中国核工业建设集团、中国华能集团联合出资建设高温气冷堆示范工程,由此形成了完整的产业链。在这一体系中,清华大学核研院作为研发设计责任主体,负责技术研发、提供设计和技术支持;中核能源科技有限公司作为重大专项的工程实施主体,负责示范工程核岛及其辅助系统的设计、采购、建造总承包;华能山东石岛湾核电公司负责示范工程的投资运营。这一分工协作模式也得到了国家重大专项的认可和支持。

  蒸汽发生器的主要功能,是将反应堆内产生的热量通过一次侧的高温氦气将二次侧的水加热成为过热蒸汽而推动汽轮机发电。螺旋盘管组件装配工艺是蒸汽发生器研制中最为复杂的一道技术难关,其承重组件加工精度要求高,超长盘管管束吊装及对中难度大,装配间隙小到只能容纳3根头发丝。为了解决这一难题,清华大学核研院组织教师、技术工人和学生联合攻关,研制了一整套螺旋盘管套装工艺和配套专用工装工具,并且完成了螺旋盘管组件的安装。这一成果的取得,标志着我国已经突破了高温气冷堆蒸汽发生器主要制造工艺的技术瓶颈。

  10月28日至31日,第7届国际高温气冷堆技术峰会在示范工程所在地山东荣成举行。来自国际原子能机构、美国、俄罗斯等17个国家和地区的专家前来分享中国经验。

  10月3日,最新的消息传来,控制棒驱动机构样机顺利完成了热态工程验证试验。控制棒系统是高温气冷堆核电站的反应性控制和停堆的重要手段。经过4个多月的热态工程验证试验,控制棒累计行程超过100KM,相当于在实际核反应堆中运行了80年。成功经受住了“80年”的检验,控制棒驱动机构的性能指标、运行可靠性和安全性得到验证。

  10月3日,最新的消息传来,控制棒驱动机构样机顺利完成了热态工程验证试验。控制棒系统是高温气冷堆核电站的反应性控制和停堆的重要手段。经过4个多月的热态工程验证试验,控制棒累计行程超过100KM,相当于在实际核反应堆中运行了80年。成功经受住了“80年”的检验,控制棒驱动机构的性能指标、运行可靠性和安全性得到验证。

  经过近两年的施工,它已经从地下18米“生长”到了地上约10米。今年年底,它的形象高度将超过20米。

自主创新 技术难题逐一攻克

高温气冷堆重大专项向产业化迈进

  2006年,高温气冷堆示范工程被确立为国家科技重大专项。该专项的一个核心目标,就是要以清华大学2003年建成的10兆瓦高温气冷实验堆为基础,攻克工业放大和工程实验验证、高性能燃料元件批量制备等技术,建成具有自主知识产权的20万千瓦级全球首座球床模块式高温气冷堆商用示范电站。

  就拿主氦风机工程样机的研制来说,清华大学核研院发挥技术优势,负责总体技术并提供电磁轴承、负责整机调试及试验;佳木斯电机公司负责电机;上海电气鼓风机厂负责叶轮及整机总装和试验平台;中核能源科技有限公司负责项目管理、监造和质保。项目各方紧密合作,促成了世界首台套大功率电磁轴承主氦风机工程样机的研制成功。

  2003年,由于资源优势的高度互补,清华大学和中国核工业建设集团开始产学研合作,共同组建中核能源科技有限公司作为产业化平台,启动了高温气冷堆的产业化工作。

产学研结合 让技术创新走出实验室

  至于产学研结合,则几乎体现在整个高温气冷堆工程的各个方面:从产业化体系的顶层设计,到工作责任的分工与协作,甚至到每一项关键设备研制的过程,都不是哪一方单打独斗的结果。

  到了2017年,高温气冷堆真正建成并网发电,山东荣成石岛湾或将聚焦世界的目光。

高温气冷堆重大专项向产业化迈进

  至于产学研结合,则几乎体现在整个高温气冷堆工程的各个方面:从产业化体系的顶层设计,到工作责任的分工与协作,甚至到每一项关键设备研制的过程,都不是哪一方单打独斗的结果。

  主氦风机用于在高温气冷堆启动、功率运行和停堆等工况时提供足够流量的冷却剂氦气。通过一回路系统,将反应堆堆芯产生的热量带走。主氦风机样机的研制,解决了整机总体设计、大型氦气置入式立式高速电动机研制、电磁悬浮轴承支撑的转子动力学分析、高性能叶轮的研制以及大电流、高压差、高电压一回路边界电气贯穿件的研制等一系列重大技术问题,是世界高温气冷堆技术研发中的主要技术难关。

  9月中旬,高温气冷堆球形燃料元件生产线的设备安装工作,在内蒙古包头宣告完成。高温气冷堆被认为具有固有安全性,能保证任何事故下,即使不借助能动安全系统,也不会发生堆芯熔化和放射性大量释放的严重后果,其关键就在于燃料元件。这条依托重大专项建设的年产30万个球形燃料元件的生产线,包括二氧化铀核芯制备设备、包覆燃料颗粒生产全套设备、球形燃料元件压制线等,全部采用我国自主设计、具有完整知识产权的主要工艺和设备。这条生产线,解决了高温气冷堆运作的“食物”问题,为其工程建设、运行以及后续产业化应用提供了重要条件保障。

  就拿主氦风机工程样机的研制来说,清华大学核研院发挥技术优势,负责总体技术并提供电磁轴承、负责整机调试及试验;佳木斯电机公司负责电机;上海电气鼓风机厂负责叶轮及整机总装和试验平台;中核能源科技有限公司负责项目管理、监造和质保。项目各方紧密合作,促成了世界首台套大功率电磁轴承主氦风机工程样机的研制成功。

  目前,中国核工业建设集团和清华大学正在启动60万千瓦多模块高温气冷堆项目,厂址选择、初步可行性研究等前期工作也已经在进行中。

  再往前回溯。

  主氦风机用于在高温气冷堆启动、功率运行和停堆等工况时提供足够流量的冷却剂氦气。通过一回路系统,将反应堆堆芯产生的热量带走。主氦风机样机的研制,解决了整机总体设计、大型氦气置入式立式高速电动机研制、电磁悬浮轴承支撑的转子动力学分析、高性能叶轮的研制以及大电流、高压差、高电压一回路边界电气贯穿件的研制等一系列重大技术问题,是世界高温气冷堆技术研发中的主要技术难关。

  到了2017年,高温气冷堆真正建成并网发电,山东荣成石岛湾或将聚焦世界的目光。

  今年下半年以来,关键设备研制验证的技术难关逐一攻破。

  8月,高温气冷堆核电站的“心脏装备”主氦风机工程样机完成100小时热态满功率连续运行试验,并通过国家能源局组织的验收评审。这是我国先进核能系统核心装备技术自主创新的一次重大突破。

自主创新 技术难题逐一攻克

商业化推广 把产品和服务卖出去

  2006年,清华大学、中国核工业建设集团、中国华能集团联合出资建设高温气冷堆示范工程,由此形成了完整的产业链。在这一体系中,清华大学核研院作为研发设计责任主体,负责技术研发、提供设计和技术支持;中核能源科技有限公司作为重大专项的工程实施主体,负责示范工程核岛及其辅助系统的设计、采购、建造总承包;华能山东石岛湾核电公司负责示范工程的投资运营。这一分工协作模式也得到了国家重大专项的认可和支持。

来源:科技日报 2014-11-1 张盖伦

  一起“爬雪山、过草地”的,是一个产学研紧密结合的团队。

  成果的背后,是多年来,高温气冷堆项目参与各方的共同努力。毕竟,让一项技术从实验室走向工业化,正如张作义形容的,就是“爬雪山、过草地”。

  7月,高温气冷堆核电站的“神经系统”——数字化控制保护系统工程样机,完成了包括7项环境应力试验、13项电磁兼容试验,以及抗震试验在内的全部样机鉴定试验。

  在高温气冷堆重大专项总设计师、清华大学核研院院长张作义看来,这些成果的取得,意味着我国高温气冷堆示范工程建设在设备制造方面的技术难题已经基本得到解决。

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