解密首個國產(chǎn)化核電站“神經(jīng)中樞”　緊急“剎住”核故障只需150

7月12日21時，中國廣核集團(tuán)陽江核電站5號機(jī)組順利完成168小時示范運(yùn)行，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，具備商業(yè)運(yùn)行條件。在根據(jù)相關(guān)要求辦理電力業(yè)務(wù)許可證等文件、辦完相關(guān)手續(xù)后，上述時間將被認(rèn)定為機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行的時間。

令人矚目的是，陽江核電5號機(jī)組是我國首個滿足“三代”核電主要安全指標(biāo)的自主品牌核電機(jī)組，其安全級DCS（核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)）是我國自主研發(fā)的“和睦系統(tǒng)”，是國內(nèi)首個具有自主產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化核級DCS平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)了核電站“神經(jīng)中樞”中國造。

近日，記者走進(jìn)陽江核電站，為你解密核電站的發(fā)電原理和安全防護(hù)措施。

發(fā)電原理 不同能量之間的轉(zhuǎn)化

在陽江核電站的公眾信息中心展廳內(nèi)，核電站安全防護(hù)部電站保衛(wèi)科工程師賴壯旭向記者一行解釋了核電站工作原理：核能先轉(zhuǎn)化為熱能，然后熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最終機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能�！昂喍�言之，就是不同能量間的轉(zhuǎn)化”。

賴壯旭說，陽江核電站與國內(nèi)絕大多數(shù)核電站一樣，都是采用壓水式反應(yīng)堆原理發(fā)電，“整個系統(tǒng)包含三個回路。首先是一回路，反應(yīng)堆堆芯因核裂變產(chǎn)生巨大熱能，主泵將一回路的水，泵入反應(yīng)堆吸收熱能，水在高溫高壓的狀態(tài)下保持著液態(tài)流入蒸汽發(fā)生器的U形管內(nèi)，將熱能傳給U形管外的二回路水；由于二回路的水所處的環(huán)境壓力較低，水受熱沸騰變?yōu)檎羝�，然后推動汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電力�！辟噳研裾f，“還有三回路，它的主要作用是通過凝汽器和海水將二回路的蒸汽冷卻，蒸汽冷卻之后變成水，然后這些水又被輸送回去加熱成蒸汽。”

防護(hù)措施 核電站附近禁飛無人機(jī)

如何保證核燃料、核電站的安全，是公眾最關(guān)注的話題。為了保證安全，核電站從選址開始，就已經(jīng)立足“萬無一失”。

國內(nèi)大多數(shù)的核電站建在沿海區(qū)域，原因在于需要引入海水作為冷卻水源�！霸谌A南沿海建核電站，面臨最大的自然考驗就是超強(qiáng)臺風(fēng)�！辟噳研裾f，就在7月18日前后，臺風(fēng)“山神”就與陽江核電站“擦肩而過”，但電廠在應(yīng)對臺風(fēng)方面早已形成一套完整的預(yù)防及應(yīng)對體系。

在核電站工作人員的帶領(lǐng)下，記者一行來到陽江核電站的南防波堤。工作人員介紹，陽江核電站的防波堤由東、南、西3道防波堤組成，3道防波堤分別可防御12.5米、13米和10米的波浪，具備足夠的防洪能力。

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“特別要注意的是，隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，為了保證核電站安全運(yùn)行，核電站附近的一定范圍內(nèi)也屬于無人機(jī)禁飛區(qū)，我們也設(shè)置了一些監(jiān)測點，只要監(jiān)測到無人機(jī)起飛的信號，就會立即進(jìn)行干擾，禁止其起飛。”該工作人員告訴記者。

墻壁能承受波音737客機(jī)撞擊

核電站主要由反應(yīng)堆廠房、汽輪機(jī)廠房、電廠輔助設(shè)施組成。其中，核反應(yīng)堆就放置于反應(yīng)堆廠房內(nèi)，是核電站最重要的部分。

為了保障核反應(yīng)堆的安全，設(shè)計人員為它套上了三重“金鐘罩”。中廣核工程有限公司陽江項目部工程師王剛說，套在最外層的“金鐘罩”，是一個密封的高強(qiáng)度鋼筋混凝土建筑物，壁厚達(dá)0.9米，理論上可以承受一架波音737客機(jī)的撞擊；內(nèi)部還有6毫米的不銹鋼內(nèi)襯以確保氣密性，能夠承受5.2個大氣壓的內(nèi)部壓力。

第二件“金鐘罩”是壓力容器及其相連的一回路管道——其是由特殊鋼材制造而成，管道則使用自動焊接技術(shù)焊接，整個系統(tǒng)被連接成一個高度密閉的整體。

“在最里面的‘金鐘罩’，則是燃料芯塊和包殼。”王剛說，98%的放射性都會滯留于芯塊中，而燃料芯塊則是高溫?zé)�制而成的陶瓷，能承�?000多攝氏度的高溫而不變形，并且非常堅硬，性能非常穩(wěn)定；包殼是由特種金屬制成，可承受高溫且耐腐蝕，即使使用幾十年也不會生銹、變脆等。

延伸 陽江核電站的“秘密武器”

1 和睦系統(tǒng) 核電站“神經(jīng)中樞”

“和睦系統(tǒng)是核電站的‘神經(jīng)中樞’。如果把核電站的運(yùn)行比喻成高速行駛中的汽車，那和睦系統(tǒng)就是汽車的剎車系統(tǒng)，它幫助汽車在遇到緊急情況時，及時進(jìn)行緊急制動并幫助汽車安全�？��！�

DCS，即核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)。陽江核電站工程師趙鋒說，目前的DCS主要分為兩類，核級和非核級，“核級DCS主要控制第一回路，即核島內(nèi)部；非核級DCS則控制第二回路，主要是發(fā)電方面的�！�

“和睦系統(tǒng)”則屬于核級DCS，可以說是核電站的“神經(jīng)中樞”——它控制著核電站260多個系統(tǒng)、近萬個設(shè)備的運(yùn)行和各類工況處理，對于保證核電站安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。除了起步和穩(wěn)定運(yùn)行，假如發(fā)生緊急情況時,它能夠進(jìn)行智能應(yīng)對或者是“緊急停車”,從而更好地控制“車輛”制動和“車身”穩(wěn)定。

“和睦系統(tǒng)”的反應(yīng)速度有多快？趙鋒向記者舉了一個例子：開車的時候，我們剎車時間大概“秒級”，而“和睦系統(tǒng)”從發(fā)現(xiàn)故障到實現(xiàn)停堆，只需要150毫秒。而作為核電站安全運(yùn)行的“守護(hù)神”，“和睦系統(tǒng)”的安全級別也是“航天級”的——如果說飛機(jī)為了保障安全而配置了兩臺甚至更多發(fā)動機(jī)同時工作，那么在“和睦系統(tǒng)”中,則配備了四套這樣的“發(fā)動機(jī)”——即有4套監(jiān)測系統(tǒng)在同時工作，“1套系統(tǒng)壞了，還有其他3套在運(yùn)行。”

趙鋒告訴記者，他們在反應(yīng)堆廠房內(nèi)安裝了4套監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測一回路，“反應(yīng)堆廠房內(nèi)的設(shè)備，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會無差別傳送到4套監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)。如果其中一套監(jiān)測系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)，和其他3套監(jiān)測系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)有出入，系統(tǒng)就會根據(jù)情況作出反應(yīng)，并初步判定出緣由，由后臺工作人員判斷下一步動作�！壁w鋒說，“正常情況下，我們是采用‘4取3’的策略，就是說，4套監(jiān)測系統(tǒng)，如果有其中1套系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常，其余3套系統(tǒng)數(shù)據(jù)正常，那我們有理由相信是監(jiān)測系統(tǒng)故障，在初步排查之后會繼續(xù)讓核電站運(yùn)行，然后再安排工作人員對異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行排查，確保萬無一失”。

2 海生物探測監(jiān)視系統(tǒng) 避免海生物“誤闖”核島

“我們?yōu)殛柦�核電廠建立了一套冷源縱深防御體系，設(shè)置了氣幕裝置、海生物監(jiān)測平臺、多重過濾網(wǎng)、攔污網(wǎng)等，確保沒有海洋生物、生活垃圾、塑料等進(jìn)入冷卻回路中。”

國內(nèi)的大多數(shù)核電站都建在沿海區(qū)域，原因在于需要用海水作為冷卻水源。但陽江核電站冷源保障小組工程師陳維漢告訴記者，在引入海水作為冷卻水源之前，他們還有很多準(zhǔn)備工作要做。

“在東西兩道防波堤中間，我們正在建設(shè)一道氣幕裝置，主要用于攔截水母，同時避免魚群和蝦群闖入�！标惥S漢告訴記者，氣幕裝置將安裝在東西防波堤間的底部，“如果我們監(jiān)測到有大量水母、魚群和蝦群要進(jìn)入到防波堤里面的水域，那就打開氣幕裝置，從水底噴出空氣，形成一套空氣幕墻，從而隔阻水母、魚群和蝦群�！标惥S漢說，“氣幕裝置估計很快就能投入使用了。”

海洋生物要想要進(jìn)入核電站內(nèi)，除了要闖過氣幕裝置這道關(guān)卡之外，還要躲開陽江核電廠的“千里眼”——海生物實時監(jiān)測系統(tǒng)。陳維漢介紹，這套系統(tǒng)集聲納與視頻監(jiān)控于一體，能實現(xiàn)全自動無人值守監(jiān)測海洋生物，在國內(nèi)外核電行業(yè)也是首創(chuàng)，“聲納系統(tǒng)可以對前方120度角視野范圍內(nèi)的海洋生物大小、密度進(jìn)行探測，探測距離能達(dá)到100米，而最佳量程則是2米—60米；我們還在海底安裝了多個攝像頭，工作人員可以隨時隨地查看實時監(jiān)測影像，手機(jī)上也能看�！�

即使越過了氣幕裝置，避開了“千里眼”，還有3道攔污網(wǎng)在等著貝殼、毛蝦等海生物。陳維漢說，第一套攔污網(wǎng)是和海生物監(jiān)測系統(tǒng)緊密結(jié)合的，主要用于攔截大尺寸海洋生物、漂浮物，包括各種貝類、塑料垃圾等，材質(zhì)主要為銅合金，網(wǎng)孔是60mm×60mm大�。坏诙�道攔污網(wǎng)則以尼龍為材質(zhì)，主要用于攔截毛蝦、球形側(cè)腕水母等小尺寸的海洋生物。“第三道攔污網(wǎng)主要起的是預(yù)防的作用”。

除了魚群、蝦群之外，各種藻類也是要預(yù)防的目標(biāo)，“我們還有一個YSI水質(zhì)探測浮標(biāo)，主要用于探測海水的Ph值、溫度、鹽度等參數(shù)，能夠?qū)Τ喑钡陌l(fā)生進(jìn)行預(yù)測�！标惥S漢說，經(jīng)過重重過濾之后的海水，才能作為冷卻水源進(jìn)入回路，發(fā)揮冷卻作用。