致力項目開發 點燃發展引擎——多種核能與核技術新項目開發概要

毛曉明

(中國核工業集團中原對外工程有限公司，北京 100191)

1 前言

1983年，為執行中國與阿爾及利亞核能合作協議，經國務院批準，中國核工業集團中原對外工程公司(以下簡稱中原)成立了。20多年來，中原在海外市場堅韌經營，經過了阿爾及利亞研究堆、巴基斯坦恰希瑪核電站等多個大型海外核工程的磨練，由小到大，由弱到強，已經成長為我國核工程海外市場開發建設的一艘旗艦。

中原深知項目開發對公司發展的重要性，更深知只有不斷進行技術創新與管理提升，與業主堅持不懈的溝通和協調，才能使公司在國際核工程市場中占有一席之地，才能使公司有持續發展的不竭動力。

2 百萬千瓦級核電項目開發

中原正在開發的阿根廷核電項目，是百萬千瓦級核電站，采用中國核工業集團擁有自主知識產權的第三代ACP1000核電技術。

ACP1000核電技術是在國內已建多座百萬千瓦級壓水堆核電廠的基礎上，盡量利用成熟的工藝和技術，通過系統的重組和改進，加強了嚴重事故的預防和緩解措施而形成的，其技術改進包括:通過增設能動與非能動相結合的反應堆堆腔注入冷卻水來實現堆芯熔融物在壓力容器內滯留、非能動安全殼熱量排出、反應堆冷卻劑系統二次側非能動熱量導出等手段，進一步完善了嚴重事故的預防和緩解措施;進行了安全改進，電纜敷設實現徹底實體隔離，比已建核電廠采用防火包覆更為有效，可以有效降低因內部火災導致的安全系統共模失效問題;提高了抗震設計基準，采用了雙層安全殼并考慮安全相關構筑物防商用飛機沖撞等設計，有效提高了應對極端外部事件的能力;考慮了國家核安全局在日本福島事件后提出的核電廠安全改進要求，改進了嚴重事故工況下應急指揮中心和運行支持中心的可居留性和可用性、水壓試驗泵的可靠性，設置了移動電源等臨時供電措施和移動泵等附加供水措施等，滿足我國最新核安全法規的要求。

中原積極參與了阿根廷百萬千瓦級核電項目投標工作。2010年底，ACP1000核電技術方案通過了阿根廷核電公司資格預審，并于2011年初成立了駐阿核電工作組，長期在阿工作，保持與阿根廷計劃與投資部、原子能委員會和阿根廷核電公司的密切聯系。我方已向阿根廷核電公司提交阿根廷第四座核電廠融資建議書、潛在海外市場分析報告、聯合設計建議書、合資公司法律建議書、技術轉讓建議書、燃料供應和制造建議書。目前，中原正密切跟蹤，適時調整投標策略，等待阿方招標開始，力爭取得突破。

3 研究性核反應堆項目開發

阿爾及利亞比林核研究中心項目一、二期工程是我國第一座大型核設施出口項目，包括一座熱功率15 MW的重水研究堆(和平堆)及其附屬設施，核燃料元件和材料輻照后檢驗熱室，高溫高壓、低溫低壓兩個燃料元件考驗回路。該重水堆是以中國原子能科學研究院研究性重水堆為參照而設計建造的，1992年7月達到額定功率。該重水堆主要進行中子輻照試驗，設置了多個輻照孔道用于基礎科學研究、材料試驗、各種放射性同位素和放射性藥物生產以及人員培訓。

2010年4月，中原應阿方要求，組織專家組赴阿對該重水堆進行復驗考察。結果表明，反應堆主要部件狀態良好，可繼續運行15～18年。

為了滿足利用研究堆連續生產商用裂變鉬和其他放射性同位素，阿方提出:對和平堆及其附屬設施進行現代化改造，并新建三期放射性同位素及放射性藥物生產和研究設施、放射性廢物處理和貯存等設施以及建造重水研究堆燃料元件中間工廠，使比林核研究中心成為一個完整的核研究中心。

中原積極推進，已與阿方進行了多輪磋商，并于2011年12月簽訂了一、二期工程升級改造，三期工程，燃料加工廠一攬子合作框架協議。目前阿政府已經批準了該框架協議，商務談判進入議事日程。

4 多功能醫院中子照射器的開發研究

20世紀末，中原核專家周永茂院士自行探索以微型堆(即具有固有安全性，無人運行看管特色的低功率研究堆)為基礎，開發出利用中子俘獲療法原理治療癌癥的醫院中子照射器總體框架設計。它是一種低濃度(＜20%235U)UO2堆芯，輕水冷卻與慢化，金屬鈹全反射的水池內容器型中子源，配設兩條不同中子能域的照射束，能夠提供兩名患者同時臨床治療的微型、安全、經濟、高效的先進治癌裝置，此裝置獲得2006年國家知識產權局頒發的“醫院中子照射器”發明專利授權證書(第286288號)。2010年初建成了由北京凱佰特科技有限公司投資，中原公司與中國原子能科學研究院共建的醫院中子照射器I型機。該機位于北京市房山區，其堆功率為30 kW，配設兩條中子束，一條為熱中子束，用作生物醫療研究與淺表人體腫瘤的治療;另一條為超熱中子束，可用于人體較深癌疾的臨床治療。該機為世界上首座能建設在醫院內，并由醫師自行操控的中子俘獲療法專用治癌裝置。現正由北京、蘇州、西安各家有關醫院進行人的癌患臨床前照射的各種準備性實驗研究。

在醫院中子照射器I型機問世的同時，周永茂院士帶領中原研發團隊繼續從事醫院中子照射器升級換代的開發研究，開立了醫院中子照射器II型機可行性研究專題。II型機預期將在中子束的強度與性能，品質與數量，以及照射治療的適應性與空間布局上有較大提升。現在公司正與西北核技術研究所協同，對設計方案進行優化評估。

此外，為拓展中子俘獲療法的應用領域與范圍，周永茂院士擬訂了《核醫療船布局》的可行性總體框架設計研究專題，并正與中國艦船研究設計中心和中國原子能科學研究院協同開發。該定名為“希望之星號”的遠洋航輪為一艘萬噸級醫療船，配備完善的中子俘獲療法專用的醫院中子照射器以及高端的常規放療機，計劃用作以疑難乳腺癌為主的國際巡回靠岸治療服務。預期于2013年做出船內布局的可行性評估。

5 多用途模塊式小型反應堆項目開發

中核集團多用途模塊式小型堆(ACP100)是一種100 MW級革新型能源系統，達到了國際先進反應堆技術水平。

在設計方面，ACP100采用了成熟的壓水堆核電技術，并在此基礎上通過采用“非能動”的安全系統、核蒸汽供應系統“一體化”的反應堆設計和模塊式建造方式，使ACP100具有安全性高、建造周期短、經濟性良好和應用靈活性強的特點，可滿足接近人口密集區域及內陸、沿海地區對核能發電、熱電聯供、水電聯供等多樣性需求。

ACP100應用了國際上最為先進的“非能動”安全系統。與標準核電站的安全設施相比，這種非能動的安全設計實現了事故后72 h內無需人為干預、無需應急柴油機等功能，使核電站的安全系數得到了更為卓越的提升。這5大非能動安全系統為:應急余熱排出系統、應急堆芯冷卻系統、自動卸壓系統、安全殼氫氣控制系統和安全殼冷卻系統。

ACP100的設計采用核蒸汽供應系統一體化方式，使被譽為核電站“心臟”的核蒸汽供應系統在ACP100的設計中集成為一個整體的反應堆模塊，由反應堆壓力容器、堆內構件、燃料組件、控制棒驅動機構、蒸汽發生器(16臺)、主泵(4臺)等設備一體化布置組成。這種模塊式設計取消了主管道、消除了大的冷卻劑喪失事故(loss of coolant accident，LOCA)，具有固有安全性高、結構緊湊等特點。

另外，ACP100采用的反應堆廠房地下布置方式，可以有效抵抗大型飛機撞擊，并減小強震帶來的危害。

目前，國內第一座采用ACP100技術的多用途模塊式小型堆——福建莆田小堆示范工程將于2013年底開工建設，并預計于2016年正式投入商業運行。該工程由中原作為工程總承包商進行工程建設，中原已做了大量的前期工作。2010年成立了小堆項目部;2011年編報發布了《項目管理大綱》、項目一級進度計劃、第一罐混凝土澆筑(first concrete date，FCD)前工作綜合計劃等重要工程管理文件;2011年12月31日，與業主簽訂了《工程總承包框架協議》。

6 結語

開發是發展的引擎，創新是開發的靈魂。從阿爾及利亞核研究堆、巴基斯坦恰希瑪核電站的建設，到百萬千瓦級核電項目、多功能醫院中子照射器、多用途模塊式小型反應堆項目開發，中原技術上精益求精，管理上因地制宜，使我國出口核工程的安全性、可靠性及經濟性不斷提高，核技術應用的廣度和深度不斷提升，為和平利用核能、核技術，提高中國核工業的國際影響力做出了應有的貢獻。