非能動安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)（Passive Containment Cooling System，簡稱 PCS）機(jī)理研究實(shí)驗(yàn)裝置。哈工程提供

PCS綜合驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置。哈工程提供

哈爾濱工程大學(xué)核學(xué)院孫中寧教授科研團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)參與了“華龍一號”至關(guān)重要的一項(xiàng)國際首創(chuàng)核電站工程應(yīng)用技術(shù)——非能動安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)，解決了一項(xiàng)世界性難題，擦亮了“國家名片”。

在日本福島核電站發(fā)生嚴(yán)重核泄漏事故之后，我國明確要求要按照“國際最高安全標(biāo)準(zhǔn)”建設(shè)核電站。要實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，需要解決的關(guān)鍵問題之一就是當(dāng)發(fā)生全廠斷電事故時，仍能高效排出安全殼內(nèi)的巨量衰變熱，保證電站的最后一道實(shí)體屏障——安全殼不會發(fā)生超壓破壞，這是一個長期沒有解決的世界性難題。

安全殼熱工水力特性研究實(shí)驗(yàn)裝置。哈工程提供

“華龍一號”是我國研發(fā)的首個擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電機(jī)組，采用了雙層混凝土安全殼設(shè)計(jì)方案，該方案的顯著優(yōu)點(diǎn)是充分利用了混凝土安全殼設(shè)計(jì)與運(yùn)行的成熟經(jīng)驗(yàn)，具有良好的反應(yīng)堆功率擴(kuò)展適應(yīng)性。但其內(nèi)層安全殼厚度達(dá)1.3米，外層安全殼厚度達(dá)到1.8米，厚重的混凝土墻體對安全殼空間熱量的非能動導(dǎo)出造成巨大困難，亦是一個長期沒有得到解決的世界性難題。

2011年開始，哈工程核學(xué)院孫中寧教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與中國核電工程有限公司緊密合作，組成聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，開展非能動安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)研究。通過不懈的努力，僅用兩年的時間就完成了從機(jī)理研究到原理性實(shí)驗(yàn)，再到關(guān)鍵設(shè)備和整個系統(tǒng)的研制和工程化設(shè)計(jì)。

2012年底，科研團(tuán)隊(duì)建成了世界最大的“非能動安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺架”……從2014年開始，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)行“華龍一號”安全殼熱工水力特性綜合實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)工作……在之后的四年時間里，團(tuán)隊(duì)成員齊心協(xié)力，在研發(fā)基地建起了大規(guī)模綜合實(shí)驗(yàn)裝置，完成了11類數(shù)十次實(shí)驗(yàn)。

2018年8月29日是團(tuán)隊(duì)難忘的日子，團(tuán)隊(duì)完成了最后一次實(shí)驗(yàn)，“所研制系統(tǒng)的排熱能力遠(yuǎn)超預(yù)期，‘華龍一號’安全殼的防護(hù)實(shí)現(xiàn)了由‘能動’向‘非能動’的跨越”，團(tuán)隊(duì)8年的付出終于獲得了豐厚的回報(bào)。

2020年底，經(jīng)鑒定，認(rèn)為該技術(shù)總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。目前，除了剛剛實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行的福清5號機(jī)組，還有在建的福清6號機(jī)組、巴基斯坦卡拉奇2、3號機(jī)組，以及漳州核電的1、2號機(jī)組均應(yīng)用了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的研發(fā)成果。

不久前，中國核電工程有限公司再度與哈工程等單位聯(lián)手，獲批國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“嚴(yán)重事故下安全殼系統(tǒng)性能研究”，正式啟動包括新一代非能動安全殼熱量導(dǎo)出技術(shù)在內(nèi)系列技術(shù)創(chuàng)新研究，努力使中國核電的安全性和經(jīng)濟(jì)性再上一層樓。