原子能院完成国际首次环形燃料元件零功率物理实验
发表时间:2018-12-04 09:24:00.0



    11月26日下午,在原子能院核临界安全技术中心指挥现场,两根燃料元件依次插入反应堆,调节棒提起,仪表上功率指示曲线逐渐上升并趋于平稳。“我宣布,压水堆环形燃料元件首次零功率实验成功”,中核集团党组成员、副总经理曹述栋现场见证了原子能院环形燃料全球首次零功率物理实验成功。目前,中核集团在环形燃料组件研究领域已达国际领先水平,全尺寸试验组件已完成设计制造,这项工作的顺利推进对我国引领未来核燃料元件创新发展趋势意义重大。

    现场见证这一重要的历史时刻的还有李冠兴、徐銤院士,国防科工局应安司司长姚斌以及国家核安全局李吉根总工程师等国家部委有关部门负责人。原子能院领导万钢、周刘来、李卓群、柳卫平、李开明、张东辉及柯国土一起参加了见证仪式,仪式由常务副院长李卓群主持。

    曹述栋说,核燃料元件是核电厂反应堆的核心部件,其性能是核电安全性和经济性最重要的影响因素之一。环形燃料研发对我国核燃料元件自主化、国产化以及核电“走出去”意义重大。作为中核集团骨干科研机构和综合基础研发基地,原子能院一是要增强自信,坚定信心,加快科技创新和成果转化;二是要加强改革,原子能院要把握集团公司党组关于科研院所改革的契机,抢抓机遇,锐意进取,不断增强市场意识,拿出生命力强、经得起市场检验的成果;三是要加强知识产权管理和保护,注重专利申请以及标准体系建设等。

    姚斌在讲话中指出,原子能院环形燃料零功率实验成功意义非凡,其创新性、先进性、独特性值得肯定。后续一是要做好总结,尤其做好大数据工作;二是要做通环形燃料研发的全篇文章,关注后续的工程应用和产业化推广;三是要转型升级,进一步改善软硬件条件。

    李吉根对原子能院环形燃料研发成果表示祝贺,他指出这一研究领域是一个很好的方向,希望原子能院科研团队再接再厉,争取将环形燃料早日应用于核电站。

    原子能院院长万钢在讲话中指出,环形燃料元件项目坚持全面研发,涵盖燃料研发、设计制造、软件开发等方方面面,并取得了国际领先的成果。他对研发团队奋力攻坚、十年磨一剑的努力给予充分肯定,并感谢各级部门、兄弟单位和有关高校给予的大力支持和配合。万钢表示,原子能院将按照国家部署和中核集团安排,发扬“四个一切”的核工业精神和“以身许国、敢为人先、严谨求实”的“四○一精神”,继续开展好环形燃料元件研发项目。

    原子能院党委书记周刘来表示,目前原子能院已经初步掌握了压水堆环形燃料堆芯和组件的设计能力,完成了先导组件考验堆芯的初步设计;联合中核北方掌握了环形燃料组件制造、组装和检测工艺,已研制出多套关键结构试验部件,环形燃料全尺寸试验件完成交付;已成功实现环形燃料小组件在49-2堆的辐照考验,累积已考验6个辐照周期;同时已与核电业主、安审部门、国内高校及科研院所,就环形燃料研发建立起了技术合作联系。

    燃料元件是核电厂反应堆的核心部件,其性能是核电安全性和经济性最重要的影响因素之一。环形燃料作为一种结构上完全革新的先进燃料元件,是压水堆创新型先进燃料组件的重要发展方向。该元件具有内外两个冷却剂通道,增加了传热面积,提高了换热效率。与传统燃料组件相比,在保持堆芯输出功率不变的前提下,采用环形燃料组件的燃料芯块和包壳的峰值温度更低,将显著提升堆芯的安全性;在维持现有的安全裕度不变的前提下,堆芯输出功率可以提升20~50%,可大幅提高核电的经济性。另外,当前研发的环形燃料组件所有结构部件均为我国自主设计和制造,全部技术完全自主可控,制造及后处理工艺与现有燃料循环体系完全相容。

    压水堆环形燃料研发是国防科工局、中核集团和原子能院“十三五”科技发展规划的重要内容之一,也是国家发改委和国家能源局《能源技术革命创新行动(2016~2030)》先进核能创新的主要内容。中核集团于2008年启动了压水堆环形燃料组件的研制工作,原子能院作为总体技术单位,制定了从基础技术研究、关键技术研究和组件研制到工程应用技术研究“三步走”的技术路线图,并负责环形组件设计、堆芯设计及堆内外性能试验。

    据了解,“十一五”期间,原子能院牵头项目组从堆芯物理、燃料性能、热工水力、核电站安全、经济性以及燃料制造等方面论证了压水堆核电厂使用环形燃料的可行性,实现了我国环形燃料研发第一阶段的研究目标。当前,项目组基本完成了专用设计软件开发、组件结构设计和制造工艺等关键技术研究,技术水平和研究进展已经处于国际领跑水平,整体研发工作进入先导组件入堆前的关键技术攻关阶段。下一阶段任务将主要集中于各项堆外试验验证、先导组件入堆考验、组件性能优化设计以及工程应用技术研究,未来还将开展全新一代大型压水堆和小型反应堆环形燃料堆芯的方案设计研究工作。

    在实验现场见证的还有中核集团有关部门、中国原子能工业有限公司、中核北方核燃料元件有限公司、上海交通大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、北京交通大学、哈尔滨工程大学等高校的领导、专家等。( 文/段晓燕/盛安陵/图/李怡秋)