徐雪莲:做好核电行业腐蚀防护 不再“谈核色变”
2016-05-27 16:36:53 作者:王元 来源:《腐蚀防护之友》 分享至:

  我国核电发展起步晚,起点高,在掌握二代核电技术的基础上,吸收引进西屋三代核电技术,并发展三代自主核电技术,成为国家“一带一路”战略中重要部分,成为继高铁之后的国家新名片。然作为核电来讲,无法抵御人为事故和自然灾害的袭击,难免部分人“谈核色变”,因此核电行业做好安全防护最为重要,核电行业的腐蚀防护是保障核电安全运行的重要组成部分。为了普及人们对核电行业腐蚀科普的认知,更加全面的了解核电行业的发展趋势,中国腐蚀与防护网记者有幸采访到国家核电技术公司、上海核工程研究设计院研究员级高级工程师徐雪莲女士。

 


徐雪莲研究员

 

  中国腐蚀与防护网记者:2015年10月19日至23日,国家主席习近平对英国进行了国事访问, 签署了总价值超过300亿英镑的贸易投资协议,其中最引人瞩目的就是价值高达245亿英镑欣克利角C核电项目,这是一件令人欣喜的事情。作为核电行业的专家,请您谈谈,核电行业在国民经济中的地位或者是国家建设中的意义?

  徐教授:我国一次能源结构中,煤炭占68%(高出世界平均水平35.8个百分点),石油占19%,水能占6%,天然气占3%,核能风能太阳能大约占2%。 从电力结构看,发电量中,火电占到83%以上,水电占到14%以上,核电约2%,风电1%左右。 火电厂消耗的原煤占全国煤炭消费量的50%以上,排放的二氧化硫占全国排放的45%左右,排放的二氧化碳占全国排放量的30%以上。 以煤为主的能源消费结构,是我国能源消费结构的突出特点,也是发展低碳经济的最大障碍。

  我国政府已向世界承诺,到2020年非化石能源的比重将达15%,到2030年,该比重将达20%,只有大力发展清洁能源才能实现这一目标。

  核电是一种清洁能源,它在发电过程中不会向环境排放二氧化硫或二氧化碳。核电能级高、能流密度高、单机组容量大,燃料费低,约占发电成本的20%~30%。一座百万千瓦电功率的核电厂和火电厂相比,每年可以减少二氧化碳排放600多万吨,环保效益相当于近2万公顷森林。因此,核电的发展便于调整能源结构、提升能源安全、保障供给安全。 低碳经济、减排与降低环境压力要求更是推动核电发展的强大动力。中国核电现在有先进的技术、设备制造能力、有产业调整结构需求和“走出去”的机遇,进入了黄金发展的“战略机遇期”。

  综上所述,随着低碳经济的发展,核电在我国国民经济中的地位将日益突出。

  中国腐蚀与防护网记者:在前不久的第二届海洋大会上,您主讲的报告《核电厂设备腐蚀与防护》,为什么会选择这个报告主题,请您谈谈目前的核电厂设备腐蚀与防护的现状?

  徐教授:世界上现有四百多座运行核电机组,其中约25%已运行30年以上,约75%运行了20年以上,随着运行时间的延长,老化与腐蚀问题日渐突出。核电运行经验的积累以及核电从业人员对腐蚀老化问题的认识进一步提高尤为重要。

  腐蚀与防护旨在研究材料与核电运行环境的相容性规律及其防护技术的开发和应用,并通过有针对性地选材和各种防护手段,从设计伊始即引入腐蚀防护与老化理念,确保核电材料在腐蚀环境中的有效性和长效性;同时,对在役核电现场发生的各类腐蚀问题,通过失效分析和预防、数值模拟和分析、运行经验反馈等手段提出控制、缓解和预防措施,为核电站长期稳定安全运行保驾护航。

  材料老化是指其物理特性随时间或使用的退化过程,而核电设备的老化管理则是将老化效应控制在可接受限度内的工程、运行和维护行动。2009年,国际原子能机构发布了IAEA NS-G-2.12《核电厂老化管理》核安全导则,我国在2012年也以此为蓝本颁布了HAD103/12《核动力厂老化管理》,将核电厂老化管理的要求拓展至设计、建造、调试、运行(包括延续运行和长期停堆)和退役的整个生命周期。作为老化管理的重要内容,核电设备的腐蚀与防护的相关工作,正是对“全寿期老化管理”理念的良好实践--腐蚀设计用于指导后续各阶段的老化管理服务工作,腐蚀服务则向设计提出新的老化管理需求,而腐蚀研究不仅是设计与服务的技术支撑,更能起到优化设计、改进服务的作用。

  中国腐蚀与防护网记者:您主要从事核电设备结构材料应用可靠性研究、核用涂料设计与开发、设备部件失效分析与评估、核电厂设备老化管理与寿命管理、运行核电厂水化学等。您作为国家核电领域研究方面的专家,请给我们分享一些您印象深刻的案例或者是研发经历?

  徐教授:在三代核电设计与建造过程中,上海核工院腐蚀与防护专业发现国外核电涂层设计文件不便于我国设计与施工人员的使用,于是,通过技术钻研、现场调研、广泛讨论,同时再根据我国已有的核电设计与建设经验,最终建立了我院独立自主的核级涂料防护涂层技术文件体系,并联合国内涂料生产厂家成功研制出满足技术要求的国产化产品。

  三代核电蒸汽发生器传热管采用690合金,由于它是反应堆一二回路的压力边界,在运行寿期内的完整性尤为重要。690合金传热管要求管径更小、壁厚更薄、纯净度与精度更高、同质度、均匀性更好,耐腐蚀性更优,之前只有国外很少的企业可以供货,在国家重大专项支持下,国内企业通过技术攻关,生产制造出国产690合金传热管,其性能是否能够满足三代核电要求,需要进行全面的性能评估。上海核工程研究设计院牵头进行了应用性能评估专题,这其中重要的全面评估离不开腐蚀性能的实验验证和评价,试验验证的结果再反馈给制造厂对制造工艺进行改进,最终制造出符合要求的合格产品。

  这些国产化成果打破了国外技术垄断,避免了国际性的采购限制等问题,有利于我国核电“走出去”的发展战略。

  腐蚀与防护是一门集材料、水化学、电化学、力学等多学科的交叉学科,因此,核电腐蚀与防护从业人员应保持与各学科间及时、充分、有效的沟通与交流,并积极开展对外技术交流,了解行业动态,不断扩大知识面,注重经验反馈,才能对相关的技术问题和管理问题有更好的把握,这也是保障核电厂能够正常安全运行的前提,最终实现核电造福于人类的目标。

  中国腐蚀与防护网记者:您对中国核电行业的未来展望?

  徐教授:近年来,我国核电的电源工程投资完成额逐年增长。据最新统计,2014年1-11月,核电电源工程投资为470亿元,较上年同期下降10.40%。

  核电作为清洁能源依然有很大的提升空间,从目前全球核电发展来看,中国的核电发展是全球最快的,28个在建机组占到了全球在建机组数量的40%。截至2014年4月底,全球在建的核反应堆有72个,大部分位于中国与俄罗斯。此外,173个核反应堆待建,309个有建设意向。其中,中国有28个在建、57个待建的核反应堆。加之,华龙一号由国务院常务会议核准在国内建设后,国内核电建设也将加速,前瞻预计未来五年中国核电产业在国内外需求量大增的刺激下将保持20%以上的增速。

  我认为中国核电未来还是存在较大的发展空间的。

  首先,从政策面上,《核安全规划》《核电安全规划》《核电中长期发展规划》均陆续获批,极大地促进了核电重启步伐的加快,为未来的核电发展建立了一个良好的政策环境。

  第二,从目前核电发展现状来看,2011年我国核电总发电量达874亿千瓦时,占全国总发电量的 1.9%,核电生产运营产出(销售收入)约为375亿元,拉动的总产出约为832亿元,GDP约为442亿元。假设到2020年核电在运装机达到6500万千瓦,在建3500万千瓦,2020年我国核电生产运营产出约为1994亿元,拉动的总产出为4423亿元,GDP约为2351亿元。从这个角度来说,发展核电对未来经济发展的拉动作用是巨大的。

  第三,就我国的能源发展来说,我国能源发展面临着4个基本问题:1.经济社会发展中的能源供需总量平衡问题;2.长期以煤为主的能源结构,造成的环境、生态问题;3、西煤东运、北煤南运、西气东输、西电东送的能源结构问题;4.对国外资源依存的能源供应安全问题。作为一种清洁、安全、高效的能源,大力发展核电可以在很大程度上解决我国目前存在的能源问题。

  因此,核电未来的发展前景是值得被看好的,无论从国际上还是国内,发展核电都是大势所趋。
 

  上海核工程研究设计院简介:
 


上海核工程研究设计院效果图

 

  上海核工程研究设计院(简称上海核工院或728院)是在党中央第一代领导核心的关心下建立起来的,始建于1970年2月8日,2007年5月从中国核工业集团公司整建制规划国家核电技术有限公司。作为我国核电研究设计行业的知名骨干企业,上海核工院创造了中国核电的三个“第一”:独立自主研发设计了中国大陆第一座核电站--秦山核电站,结束了中国大陆无核电的历史;设计研发了中国第一个出口核电站--巴基斯坦恰希玛核电站,被朱镕基总理誉为“南南合作的成果典范”;是中国第一台重水堆核电机组--秦山三期的技术总支持和工程建造管理单位。目前,上海核工院正承担着AP1000依托项目工程设计、CAP1000核电工程设计、大型先进压水堆核电站国家重大专项研发,以及巴基斯坦核电工程二期、辽宁红沿河核电工程等的设计与技术服务。

  其中,AP1000是由美国西屋公司开发的先进非能动压水堆核电机组,它充分利用诸多非能动安全体系原理,如重力、自然循环、聚合反应等以在事故后提供堆芯冷却,比传统的压水堆安全体系更为简单有效。它设计寿期60年,堆芯熔化概率和放射性释放概率分别为5.1×10-7/堆年和5.9×10-8/堆年,满足三代核电的要求。CAP1400则是在消化、吸收、全面掌握AP1000技术的基础上,通过再创新开发的具有我国自主知识产权的非能动大型先进压水堆核电机组。其示范电站建于山东威海市荣成石岛湾,预计2016年将FCD(First Concrete Date,第一罐混凝土浇筑日,标志机组正式开工建设)。目前国家核电技术公司正积极为其开拓国际市场,南非、土耳其、巴西等国都对CAP1400产生了浓厚兴趣,IAEA总干事天野之弥在2015年9月的IAEA技术推介会上也对CAP1400给予了高度评价。


        人物简介:

  国家核电技术公司、上海核工程研究设计院研究员级高级工程师。她在上海核工程研究设计院长期从事核电设备结构材料应用可靠性研究、核用涂料设计与开发、设备部件失效分析与评估、核电厂设备老化管理与寿命管理、运行核电厂水化学等。目前为上海市腐蚀与防护学会第六届理事会理事、《腐蚀与防护》杂志编委会编委、中国腐蚀与防护学会能源专业委员会委员、上海市核学会会员。


 

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