当前,“华龙一号”全球首堆已连续安全稳定运行超1000天。这一大国重器正式投运前,里面的所有核能设备都要通过中试验证。
承担这一任务的,是四川首个先进核能装备中试研发平台。该平台由中国核动力研究设计院(简称核动力院)建设,是面向全社会开放的先进大科学装置,近3年为高校、科研院所和企业提供研发支持、中试验证、中试熟化及成果转化服务超200项,助力孵化技术及产品40多项,并带动产业链上下游发展,为四川核能产业新增产值超10亿元。
走进核能装备中试研发平台,最直观印象就是“大”——总面积达96136平方米,配备41台(套)通用计量设备和检测仪器,基本可满足整个能源动力领域技术设备研发需求。“当前正在进行我国自主三代核电非能动蒸汽发生器、控制棒驱动机构等关键系统的融合验证。”平台负责人王广金说。
在验证需要用到的设备中,一座红白相间、细长结构的竖井试验装置格外引人注意。它是该平台的地震实验装置之一,也是目前国内唯一拥有9个激励点的细长结构抗震试验装置,可开展控制棒驱动线多点双向抗震试验。
该装置的核心在于激励点。“激励点数量一开始不是9个,我们慢慢摸索,从4个做起来的。”工作人员说,激励点越多控制难度越大,就目前设置的9个点来说,已能达到效率与成本的平衡。
再将目光从地面转向“天上”——一栋4层高、布满管道和罐子的“大楼”发出低沉的轰鸣声。“这是失水事故(LOCA)环境试验装置,也是设备样机中试验证最后一道且最严酷的验证项目。”工作人员介绍。
为应对事故发生,“华龙一号”等第三代核电技术率先应用非能动安全系统。该系统能利用重力、自然对流等物理机制,在事故工况下自主完成堆芯冷却、安全壳冷却等关键安全功能,堪称核电站的“守门员”。
为检验“守门员”的能力,失水事故(LOCA)环境试验装置能模拟反应堆破口事故后安全壳内的环境工况,对规定执行安全功能的关键设备开展事故环境评价试验,检验相关设备在事故工况中及事故工况后能否正常执行安全功能。目前,该装置可全面满足“华龙一号”及后续型号、AP1000、VVER等二代、三代核电装置失水事故鉴定试验需求。
想象一下这样的场景:当温度超过31.1摄氏度、压力达到7.38兆帕时,二氧化碳就会进入超临界态。此时,超临界二氧化碳兼具液体的导热性强、气体的容易压缩等特点,能应用到发电系统中,成为能量“搬运工”。
这一幕将照进现实。下半年,全球首个超临界二氧化碳余热发电系统示范项目将实现满功率发电。其核心技术——超临界二氧化碳余热发电技术正是由核能装备中试研发平台转化而来。
科技成果形成后,通常会在中试、推广等环节遇到技术、人才、资金等瓶颈。为了打破这些瓶颈,该平台从各关键环节突破。技术方面,实验设计是关键。打个比方,用竖井试验装置为设备进行抗震测试,如果激励点给的力过大,设备出现损坏,很难判定是测试的问题还是设备质量有问题。“因此需要结合现场工况,提炼设计出精准的实验方案,这是装置能力、专业积累的共同结果。”王广金说。
人才是另一大优势。目前,该平台聚集542名技能人才,其中包含两院院士2人、国家级专家5人、省部级专家25人、享受政府特殊津贴专家4人。
记者了解到,该平台的转化资金主要来自三方面:科研经费、社会上科研院所和企业的投入、自投经费。转化后要进行推广,同样有3条路:重大科研项目通过工程落地进行推广;自研成果自己转化;成立相关平台,引入社会资源,承担自己无法转化的成果。
政策机遇也在释放。不久前《四川省重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享管理办法》印发,业内人士认为,这为平台提升核能资源使用效率、服务科技创新和成果转化提供动力。
接下来,该平台将完善装置能力,开展高温气冷堆等技术验证,微堆及大科学装置产业化推广等成果的转化和推广。除核能领域外,还将面向石油化工、新能源等领域提供专业化中试服务和系统化解决方案,进一步加大开放。(四川日报全媒体记者 宁宁)
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