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中国核电在“一带一路”上巴基斯坦国的建设与成效

中国的西北边有一个历史悠久的文明古国巴基斯坦。它的佛教文化可追溯到几千年前。它与中国有着很好的邻邦关系。近些年来,中国核电集团为巴基斯坦建造了三个核电厂,目前第四个核电厂K2/K3项目正在巴方如火如荼地建设过程中。巴方是中国核电第一个向外打包出口的国家,这项工作不仅对中核集团国际化战略具有很深的意义,同时为中巴核工业、电力工业、机械工业的合作起到了重要作用。

中国核电工程有限公司工业院研究员级高级工程师范君龙

2013年习近平总书记提出“一带一路”倡议后,中核集团积极响应国家的号召,加强了中国与友好邻邦巴基斯坦沟通与交流,更加快了中国自己研发的第三代新型核电厂在巴基斯坦的建设及推进速度。目前中国核电工程有限公司自主研发的中国第三代核电厂型号:华龙一号,已在巴基斯坦的滨海城市卡拉奇附近建造。土建工作已完成,并进入到安装后期,预计马上开始全面调试。

在中国福清地区建设中的华龙一号核电厂

核电厂的原理及难题

1.核电厂的基本原理

核电厂与火电站的最大区别是将火电站中烧煤的锅炉换成了原子锅炉。而原子锅炉最主要的部分就是反应堆。反应堆是用高强度合金钢制成,总重量约300 t,壁厚几十厘米,是一个直径4~5 m,高十几米,两端成圆球形容器。反应堆的堆芯就在这个容器的中部。

堆芯是安装核燃料元件的地方。大型反应堆的堆芯里有200多个燃料组件,每个组件里有200多根燃料元件,元件里装的铀235为低浓度的氧化铀。

当反应堆中的中子轰击U-235时,产生U-235的原子核分裂,接着发生链式反应,在这个反应过程中就产生了巨大的能量。反应堆中发出中子的数量多少决定了产生功率的大小,反应堆中的控制棒驱动机构就是移动控制棒,控制中子数量,从而调节反应堆的功率。

一个百万千瓦的反应堆(核电厂),一般装含低浓度的铀235几十吨即可连续运行发电1.5年。然后用一个月的时间停电、大修、换核燃料,再发电。依次下去,运行寿命为60年。

2.核电厂的主要特点

1)核电厂是高科技,高工业水平,高电力水平的产品。

2)由核燃料铀替换了煤炭。以60万kW核电厂、火电站为例,60万kW的火电站每天要烧掉约7 200吨煤,交通压力大。60万kW的火电站按照碳排放计算,相当于排放CO650~700万t/年。火力发电是CO2排放的主要来源,由此造成的温室效应引起的极端气候逐年增多。根据国际能源署统计,全球碳排放中燃煤产生CO2的排放增量约占比40%。由此可见烧煤产生的大气污染,已变成全世界各国都相当重视的问题。而同等容量的核电厂1.5年仅烧掉几十吨核燃料,且不向大气排放任何气体与粉尘。

3)核电厂对运输条件要求低,运行寿命长。

一个单堆60万kW的核电厂,运行1.5年仅需要更换一个加重卡车即可装下的核燃料,所以对运输成本的投入很低。随着综合工业水平的提高,核电厂的寿命正从原来的40年提高到60年。

3. 核电厂的难点

原子能发电是和平利用原子能为人类服务的一项科学技术。现在世界上有几百座核电厂在运行。但是核安全问题、核辐射剂量的控制问题,一直是各国科学家、工程师们考虑的重点。目前世界上核工业比较先进的国家正在研究或已经推出第三代新型核电厂,即更安全型核电厂。这次出口巴基斯坦是我国自主研发的第三代核电厂华龙一号。它主要是运用纵深防御的概念,创新性地采用了“能动与非能动”相结合的安全设计,确保了电站设计具有很好的安全性、先进性和成熟性。

中国核电在巴基斯坦的建设

“一带一路”沿线国家本土的设备及技术相对落后,工业产品的供应能力较低,对进口依赖性较高,中国企业有一定的优势。巴基斯坦与中核集团签订的第一个30万kW恰希玛核电厂于2000年6 月13日并网发电,至今已安全运行 19年,期间经过14次正常停堆、换料、大修,中方提供了全方位的技术支持和服务,保证了这个核电厂安全可靠运行。

在2000~2014年间中核集团又为巴方建造了两个核电厂。目前中方正在巴方的卡拉奇市建造中国自主研发的ACP1000第三代核电厂,华龙一号,装机容量2×100万kW,由中核集团旗下的中国核电工程有限公司研究设计,计划于2021年并网发电。

在巴基斯坦建设中的华龙一号核电厂

核电的出口为中巴双方带来的成效

1. 为巴基斯坦带来的成效

1)大力促进了巴方核电技术的进步与发展。

2)逐渐地提高了巴方的整体工业水平(从小零件开始,逐渐地帮助巴方进行设备国产化)。

3)巴方的国家电网较弱,大型核电的投入,增强了电网的供应能力和技术水平,缓解了人民群众用电紧张的状态。

4)由于核电属于清洁能源,大型核电的投入对巴方的环境改善、大气污染治理取得了很好的改观。

5)发展核电带动了所在地区的地方经济发展,对促进就业、完善公共设施、提高教育水平均有显著的推动作用。

2. 为中方带来的成效

1)中国核电在巴方的出口促进了我国核电厂的标准化和设备国产化。

中国核电在巴方的成功出口和进一步的大发展,推动了中国标准、中国元素和中国制造“走出去”,从而带动中国品牌“走出去”这项工作的顺利发展,为去占领国际核电市场打下了一个良好的基础。目前阿根廷、沙特将建造核电厂,正在与我国谈判过程中。

2)促进了我国整体工业水平的提高。

出口核电逐渐占领国际市场,也促使中方的核电技术要不断地提高,去追求卓越。同时核工业水平,电力工业水平,机械工业水平,管理水平却要不断地进步,从而提高了中国的整体技术水平和中国国力。

3)对中国的经济有一定的激励作用。

核电厂的建设投资大,是一项浩大的工程项目。对中国的经济发展也有激励作用,也为中国在不同层面的就业提供了机会。

结束语

中国核电出口巴基斯坦,大大增多了两国的技术交流,促进了两国的经济发展,使得中巴两国的友好关系更加密切!从更深层面上讲,加强中国与“一带一路”沿线国家在工业发展层面的沟通、合作,特别是中国优秀产品的出口,那么更多优秀的中国企业将会被世界认可,进而为构建人类命运共同体以及可持续发展贡献一份中国力量。