“华龙一号”,中国自主三代核电技术,安全性达到世界先进水平的国之重器。不过众所周知的是,核电站的建设周期同样漫长,那么在华龙一号建成之前,我们如何来检验华龙的安全性靠不靠谱呢……
用数据说话,才是硬道理!
广东·深圳·宝龙工业区。“中广核综合热工水力与安全实验室”巍然屹立。
在紧锣密鼓开展华龙一号研发设计的同时,中广核也同期开始筹备针对研发设计的验证设备搭建。在短短五年的时间里,中广核人从无到有,建设了一座座核工程专用实验装置,用于探索华龙一号的安全边界,检验华龙一号的系统、设备能否满足严格的核安全和核电工程要求。
这个壮观的实验大厅就是华龙一号系统、设备的“全科体检中心”。有检测设备“寿命”的,有检测“心血管系统”的,有检测意外情况下“免疫”能力的……华龙的设计是否合理?建成结果如何?由他们说了算。这些“国际范”的实验装置为全面完成华龙一号的工程研发和安全审查,为华龙一号走出国门,提供了重要的实验保障。
“心脏检查”: 驾驶“极限赛车”,探索安全边界
燃料组件是核电站发电的动力来源,就像火电站里使用的煤、水力发电中的水、气电使用的天然气等。STEP燃料组件是中广核为华龙一号而设计的,它就好比一台新设计诞生的汽车发动机,在投入核电站正式使用前,必须要验证它是否符合设立理念和标准,是否能够确保安全。
“大型热工水力实验装置”就是试驾的“极限驾驶员”。“极限驾驶员”开着装有这台崭新发动机的汽车,以远高于日常行驶的强度,不断地开展加速、减速等各种极限测验,以摸索、测试并记录它的性能、速度、反应力等,检验其是否符合设计理念和标准,并为日后的安全行驶积累实验数据。
如果在这种远高于正常运行状态的极限状态下,STEP燃料组件都能安全运行的话,那么就能验证它是符合安全要求的,这也可以为以后的日常运营提供重要参照。
“血液检查”:流速影响到底多大
在核反应堆内,当反应堆冷却剂从燃料组件表面流过时,燃料组件要受到水流的冲击,如果冷却剂流速和流量超过一定限值,燃料组件就会发生震颤,长期冲刷下,作为核安全第一道屏障的燃料包壳就可能破损,威胁核安全。这就像高山流水,水流不停从高处落下,带有一定的作用力,打击下方的石头,天长日久,石头就会被水流磨平或击穿。
怎么办?到底多大的流速是安全的?流量应该控制多少呢?此时,“整体水力学实验装置”就派上用场了。
它是一个具有四回路的大流量反应堆整体效应试验装置,主要用于开展华龙一号水力学整体性能实验以及堆内构件流致振动试验。通俗地说,它就是用来研究水的作用力对燃料组件影响的,便于科学家寻找控制冷却水流速度的边界。
同时,这个实验还检验了燃料组件的“耐久性”——面对水流冲击,燃料组件到底可以承受多大的压力。
“内科检查”:单项研究“细致入微”
人体检的时候,除了做基础检查外,往往还会做心电图、B超、X光等更为细致的检查。
在“中广核综合热工水力与安全实验室”,也有一个类似的进行细部检查的实验装置——“大型水力学实验装置”(小伙伴们注意咯,它和前面的装置名字很像,但却不是同一个东东)。它是一个分离效应的实验装置,用于开展华龙一号燃料组件流动阻力、反应堆控制棒驱动线冷态单项特性的实验验证。通俗地讲,这个实验装置就像燃料组件、反应堆控制棒驱动线水力学特性的“放大镜”,分别针对各个部件的水力学特性进行更细微的单项研究验证。
比如控制棒驱动线,它的落棒就好比汽车的刹车,提棒就好比汽车系统,直接控制了核反应的程度,确保了核反应堆的安全发电和安全停堆。而控制棒驱动线冷态验证试验,就像是检验汽车刹车、油门灵不灵等系统性能一样,用于专门验证控制棒驱动线能否达到核电站控制要求。这不仅验证了华龙一号能否高效经济地发电,同时还验证了华龙一号的安全性。