解密首個國產化核電站“神經中樞”　緊急“刹住”核故障隻需150

7月12日21時，中國廣核集團陽江核電站5號機組順利完成168小時示範運行，機組運行狀態穩定，具備商業運行條件。在根據相關要求辦理電力業務許可證等文件、辦完相關手續後，上述時間將被認定為機組投入商業運行的時間。

令人矚目的是，陽江核電5號機組是我國首個滿足“三代”核電主要安全指標的自主品牌核電機組，其安全級DCS（核電站數字化儀控係統）是我國自主研發的“和睦係統”，是國內首個具有自主產權的國產化核級DCS平台係統，實現了核電站“神經中樞”中國造。

近日，記者走進陽江核電站，為你解密核電站的發電原理和安全防護措施。

發電原理 不同能量之間的轉化

在陽江核電站的公眾信息中心展廳內，核電站安全防護部電站保衛科工程師賴壯旭向記者一行解釋了核電站工作原理：核能先轉化為熱能，然後熱能轉化為機械能，最終機械能再轉化為電能。“簡而言之，就是不同能量間的轉化”。

賴壯旭說，陽江核電站與國內絕大多數核電站一樣，都是采用壓水式反應堆原理發電，“整個係統包含三個回路。首先是一回路，反應堆堆芯因核裂變產生巨大熱能，主泵將一回路的水，泵入反應堆吸收熱能，水在高溫高壓的狀態下保持著液態流入蒸汽發生器的U形管內，將熱能傳給U形管外的二回路水；由於二回路的水所處的環境壓力較低，水受熱沸騰變為蒸汽，然後推動汽輪發電機組產生電力。”賴壯旭說，“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，蒸汽冷卻之後變成水，然後這些水又被輸送回去加熱成蒸汽。”

防護措施 核電站附近禁飛無人機

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

國內大多數的核電站建在沿海區域，原因在於需要引入海水作為冷卻水源。“在華南沿海建核電站，麵臨最大的自然考驗就是超強台風。”賴壯旭說，就在7月18日前後，台風“山神”就與陽江核電站“擦肩而過”，但電廠在應對台風方麵早已形成一套完整的預防及應對體係。

在核電站工作人員的帶領下，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道防波堤分別可防禦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，隨著無人機技術的發展和普及，為了保證核電站安全運行，核電站附近的一定範圍內也屬於無人機禁飛區，花季传媒V3.011黄也設置了一些監測點，隻要監測到無人機起飛的信號，就會立即進行幹擾，禁止其起飛。”該工作人員告訴記者。

牆壁能承受波音737客機撞擊

核電站主要由反應堆廠房、汽輪機廠房、電廠輔助設施組成。其中，核反應堆就放置於反應堆廠房內，是核電站最重要的部分。

為了保障核反應堆的安全，設計人員為它套上了三重“金鍾罩”。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“金鍾罩”，是一個密封的高強度鋼筋混凝土建築物，壁厚達0.9米，理論上可以承受一架波音737客機的撞擊；內部還有6毫米的不鏽鋼內襯以確保氣密性，能夠承受5.2個大氣壓的內部壓力。

第二件“金鍾罩”是壓力容器及其相連的一回路管道——其是由特殊鋼材製造而成，管道則使用自動焊接技術焊接，整個係統被連接成一個高度密閉的整體。

“在最裏麵的‘金鍾罩’，則是燃料芯塊和包殼。”王剛說，98%的放射性都會滯留於芯塊中，而燃料芯塊則是高溫燒製而成的陶瓷，能承受1000多攝氏度的高溫而不變形，並且非常堅硬，性能非常穩定；包殼是由特種金屬製成，可承受高溫且耐腐蝕，即使使用幾十年也不會生鏽、變脆等。

延伸 陽江核電站的“秘密武器”

1 和睦係統 核電站“神經中樞”

“和睦係統是核電站的‘神經中樞’。如果把核電站的運行比喻成高速行駛中的汽車，那和睦係統就是汽車的刹車係統，它幫助汽車在遇到緊急情況時，及時進行緊急製動並幫助汽車安全停靠。”

DCS，即核電站數字化儀控係統。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主要控製第一回路，即核島內部；非核級DCS則控製第二回路，主要是發電方麵的。”

“和睦係統”則屬於核級DCS，可以說是核電站的“神經中樞”——它控製著核電站260多個係統、近萬個設備的運行和各類工況處理，對於保證核電站安全、可靠、穩定運行發揮著重要作用。除了起步和穩定運行，假如發生緊急情況時,它能夠進行智能應對或者是“緊急停車”,從而更好地控製“車輛”製動和“車身”穩定。

“和睦係統”的反應速度有多快？趙鋒向記者舉了一個例子：開車的時候，花季传媒V3.011黄刹車時間大概“秒級”，而“和睦係統”從發現故障到實現停堆，隻需要150毫秒。而作為核電站安全運行的“守護神”，“和睦係統”的安全級別也是“航天級”的——如果說飛機為了保障安全而配置了兩台甚至更多發動機同時工作，那麽在“和睦係統”中,則配備了四套這樣的“發動機”——即有4套監測係統在同時工作，“1套係統壞了，還有其他3套在運行。”

趙鋒告訴記者，他們在反應堆廠房內安裝了4套監測係統監測一回路，“反應堆廠房內的設備，產生的數據會無差別傳送到4套監測係統內。如果其中一套監測係統接收的數據，和其他3套監測係統接收到的數據有出入，係統就會根據情況作出反應，並初步判定出緣由，由後台工作人員判斷下一步動作。”趙鋒說，“正常情況下，花季传媒V3.011黄是采用‘4取3’的策略，就是說，4套監測係統，如果有其中1套係統數據異常，其餘3套係統數據正常，那花季传媒V3.011黄有理由相信是監測係統故障，在初步排查之後會繼續讓核電站運行，然後再安排工作人員對異常的數據進行排查，確保萬無一失”。

2 海生物探測監視係統 避免海生物“誤闖”核島

“花季传媒V3.011黄為陽江核電廠建立了一套冷源縱深防禦體係，設置了氣幕裝置、海生物監測平台、多重過濾網、攔汙網等，確保沒有海洋生物、生活垃圾、塑料等進入冷卻回路中。”

國內的大多數核電站都建在沿海區域，原因在於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，他們還有很多準備工作要做。

“在東西兩道防波堤中間，花季传媒V3.011黄正在建設一道氣幕裝置，主要用於攔截水母，同時避免魚群和蝦群闖入。”陳維漢告訴記者，氣幕裝置將安裝在東西防波堤間的底部，“如果花季传媒V3.011黄監測到有大量水母、魚群和蝦群要進入到防波堤裏麵的水域，那就打開氣幕裝置，從水底噴出空氣，形成一套空氣幕牆，從而隔阻水母、魚群和蝦群。”陳維漢說，“氣幕裝置估計很快就能投入使用了。”

海洋生物要想要進入核電站內，除了要闖過氣幕裝置這道關卡之外，還要躲開陽江核電廠的“千裏眼”——海生物實時監測係統。陳維漢介紹，這套係統集聲納與視頻監控於一體，能實現全自動無人值守監測海洋生物，在國內外核電行業也是首創，“聲納係統可以對前方120度角視野範圍內的海洋生物大小、密度進行探測，探測距離能達到100米，而最佳量程則是2米—60米；花季传媒V3.011黄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測影像，手機上也能看。”

即使越過了氣幕裝置，避開了“千裏眼”，還有3道攔汙網在等著貝殼、毛蝦等海生物。陳維漢說，第一套攔汙網是和海生物監測係統緊密結合的，主要用於攔截大尺寸海洋生物、漂浮物，包括各種貝類、塑料垃圾等，材質主要為銅合金，網孔是60mm×60mm大小；第二道攔汙網則以尼龍為材質，主要用於攔截毛蝦、球形側腕水母等小尺寸的海洋生物。“第三道攔汙網主要起的是預防的作用”。

除了魚群、蝦群之外，各種藻類也是要預防的目標，“花季传媒V3.011黄還有一個YSI水質探測浮標，主要用於探測海水的Ph值、溫度、鹽度等參數，能夠對赤潮的發生進行預測。”陳維漢說，經過重重過濾之後的海水，才能作為冷卻水源進入回路，發揮冷卻作用。