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中国首座核电站建造有多困难?仅设计文件铺开后,长度可达一公里

2023-04-02 04:03| 来源: 网络整理| 查看: 265

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核电站是目前发电功率最大的电站,能不能建造核电站、建造的核电站怎么样,这反映了一个国家背后的工业实力和综合国力。

我国作为一个工业大国,已经有7座自己的核电站,还有几座尚在建造中,而我国的第一座核电站——秦山核电站,它建成的背后又有怎样的故事呢?

秦山核电站外景

核电站

到2021年第二季度为止,全世界共有33个国家运行着443座核电站,其中还有52座尚在建设之中。

全世界核电站分布图

任何发电厂发电过程无非就是把热水烧开然后利用热水产生的蒸汽带动转子转动,基本原理无非就是电磁感应,火电厂就是用煤烧开水,风力发电则是用风直接带动转子来发电,而核电站的发电方式其实也是烧开水的一种,只不过它的热能来源有些不一样,它是利用核裂变反应产生的热来烧水的。

风力发电机

核裂变的材料有很多种,而核电站所用的裂变材料和原子的一样,都是铀的同位素铀235。

在反应过程中,当铀235的原子核被中子轰击后会生成两个较轻的原子核及若干个中子,新生成的中子又会继续轰击其它铀235的原子核,如果过程一直重复下去,直到所有的铀235原子核全部分裂完毕为止,以上这个过程称之为核裂变。

原子弹爆炸图

铀235裂变图

核裂变过程是一个产生能量的过程,如果裂变过程能在短时间或瞬间完成的话,将产生具有非常强大毁灭性和杀伤性的能力,原子弹的爆炸过程就是这个原理;

但如果我们可以把这个过程人为的控制让其慢下来,慢慢的产生能量,用它烧开水发电,则这个过程就是核电站的基本工作原理了。

核电站原理

石墨反应堆原理图

历史上第一个用核反应堆发电的装置是1948年在美国橡树岭的X10石墨反应堆,

而第一个真正意义上的核电站于1954年开始运行,是前苏联的奥布宁思科核电站,

而我国的第一座核电站——秦山核电站,于1991年12月15日零点15分首次实现发电并成功向全国电网输电。

奥布宁思科核电站的大楼,已停用

秦山核电站的建造背景

秦山核电站的立项原因最初来源于1970年初周总理视察上海,当时全国还处于动荡阶段。当他来到上海后才发现上海的工厂要么已经停产、要么处于半停产状态,还有不少建了一半就中止的新厂,原因只有一个——包括上海的华东地区由于资源问题导致发电量不足,无法为众多的工厂提供大规模的电能,上海的工厂不能开工会影响到上海的经济发展,而经济重心上海的发展一旦受阻势必影响全国经济。

正在前往上海的周总理

周总理了解到此情况后回到北京立马召开会议,成立领导小组决定建造以核电站来解决华东的资源和能源问题,该项目代号为“728工程”,取自周总理视察上海的那天日期。

728工程50周年纪念大会上的授奖仪式

“728项目”立项资金高达8000万人民币,调来了当时西北地区研究原子弹的部分技术骨干和哈尔滨工程大学的一些军工大拿,聘请了当时还是“反动学术权威”的二级部第二设计院副总工程师欧阳予、六级部核动力研究所总工程师彭士禄联合担任总设计师。

欧阳予,中戴眼镜者

该项目基于周总理提出的“安全、适用、经济、自力更生”和“不污染国土、不危害人民”的指导方针,项目具体方案曾多次被推翻、论证,在克服了诸多困难之后最终在1972年底初步确定采用压水堆型技术路线,但更大的困难和挑战还在后面等着欧阳予和他的团队。

压水堆技术原理图

欧阳予的使命——秦山核电站一期工程

1974年3月底,周总理召开了关于拟建造核电站的会议,欧阳予也被准予参加,会后最终确定建立一座30万千瓦的压水堆核电站,核电站的总体构筑方案正式进入设计中。但令众多人意想不到的困难接踵而至,1976年初,该计划最大的支持者周总理离世,1979年美国三里岛压水堆核电站又发生事故,这让世界上反对核电站的声音又多了起来。但此时的欧阳予却仍坚持心里的信念,要为新中国建设一座属于自己的核电站。

美国三里岛核电站

在经欧阳予多次、多方面与多个部门的协调、鼓励和各种游说后,负责“728”项目的相关干部和工程人员才硬着头皮继续坚持下去,最终于1981年11月正式被国务院立项,并将核电站的地址确认将在浙江海盐的秦山,这座核电站也由此被命名为秦山核电厂,该项目后又在1983年的全国人大中被列为“六五计划”的重点建设工程之一。

秦山核电站

秦山核电站共涉及多个基础科学领域,大大小小有170多个系统,需要3万多台设备一块协同运行,然而当时还有许多关键技术我们只能求助于外国。

核电站主控室

比如当时仅一个部件的焊接,因为技术水平有限,国内最先进的技术也达不了核电站运行的技术要求,欧阳予及其团队想和加拿大的一个公司合作,不料对方的技术手册直接要价10万美金,而且施工时还必须有他们的工程师在场监管。这让身为总设计师的欧阳予极其耻辱,他随即决定独立攻克这些技术困难,像造原子弹一样建造完全意义上属于中国人自己的核电站。

欧阳予,右三

在欧阳予和他的团队奋斗下,这里诞生了380项技术专利,其中部委级成果奖就超过100项,曾经困扰团队的264项关键技术问题也被他们破解,单其麾下一个小团队的设计文件就有1092册,如果连续铺开长达一公里。

正在施工中的秦山一期项目

除了技术上攻坚克难外,施工上欧阳予的要求也是“精益求精、万无一失”。1985年5月份,检测人员在检验刚运到站的回路蒸汽发生器时,发现有两根管路存在问题,但负责设计的部门认为仅仅是技术上的不足,但不影响核电站的正常运行和使用。

核电站内部发电机轮

欧阳予在得知此事后敲定“要对质量安全有绝对的把握”,他亲自到上海督促负责此管路的设计师多次经过进行技术实验,在确认实验结果合格无误后他才敢使用该部件。因为在的标准之内,容不得半点差池,倘若以后造成了核泄漏污染了海洋,他将要负最大的责任。

福岛核泄漏导致的污染区域

当时还离苏联的切尔诺贝利事故不久,舆论压力很大,无论是社会上还是科学界对核电站的反对声还是相当大的。

最终核电站于1989年4月份经过了国际原子能机构8个国家的11个专家三个星期的考核,且专家团的意见是“超过了预期标准,是一座国际上处于领先水平的高质量核电站”,按欧阳予的标准,建成的核电站必须要抗住千年一遇的大雨和8级以上的大地震。

切尔诺贝利核事故

1990年7月初,秦山核电站主体安装完成,7月底开始填核反应料,10月底开始首次核试验,12月15日零时14分,核电站发出的强大电流顺利汇入华东电网,从此刻起,中国大陆有了自己的核电站。

中国邮政发行的秦山成功发电邮票

而这一刻背后所承载的,是欧阳予20年来与家人的聚少离多,是中国几代核专家的厚积薄发,是新中国朝着完整工业体系建设的艰难一步。

欧阳予及其妻子袁宁

秦山核电站的成功,标志着我国核工业方面迈出了从军用到民用坚实的一步,拓宽了我国在核领域方面的应用,也带动了我国工业其他方面的进步以及经济的增长,三峡工程竣工之前,秦山核电站单独占全国每年发电量的3%。

三峡大坝

秦山核电站后续

秦山核电站的成功运行,不仅让身为总工程师的欧阳予扬名海外,也从另一个方面提升了我国的核工业水平和地位。

巴基斯坦恰希玛核电站

1991年底,巴基斯坦即与我国签订援建核电站项目,该工程拟计划建造30万KW的压水堆型核电站,作为我国最大的外援工程,还是交由欧阳予做总设计师,短短8年间在新世纪初这个由我国援建的核电站就开始正常运转且输出功率达到32.5万KW,超过了当时30万KW的设计标准,同年9月份顺利交由巴基斯坦政府。

与援建巴基斯坦项目同时进行的,还有秦山二期项目。

秦山二期项目建造图

二期项目基本上沿用了一期的技术路线,但设计功率比之前有所提升,二期安装了4台60万KW的发电机,尽管二期项目立项于1987年,但九年后才开工,2004年5月才正式运行,两年后又对二期项目进行扩建,到2011年4号机组的并入国家电网,秦山二期项目才算彻底完成。

秦山二期工程

秦山三期项目是中加双方合作的工程,三期项目采用了加拿大方面独特的重水反应堆技术,发电功率更高,为70万KW,2003年正式建成。

重水反应堆原理图

后来,国家又在距离秦山一期工程600之外的地方,再次对秦山核电站进行扩建,新建成的核电站称为方家山核电站。

方家山核电站

我国用电量图,颜色越深代表用电量越大

该项目的一号机组于2014年11月份正式运行并成功并入国家电网,为浙江第一台百万级千瓦级别的核电机组,全面建成后预计年发电量500亿度,将极大地减缓华东地区的用电压力。

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