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華龍一號首堆商運(yùn):幾代核工業(yè)人接力、五千家設(shè)備商聯(lián)合攻關(guān)

1月30日拍攝的“華龍一號”核電機(jī)組福建福清核電5號機(jī)組。 新華社記者 林善傳 攝
中核集團(tuán)華龍一號是我國在30余年核電科研、設(shè)計、制造、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗基礎(chǔ)上,研發(fā)設(shè)計的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)。華龍一號設(shè)計壽命為60年,反應(yīng)堆采用177堆芯設(shè)計,堆芯設(shè)計換料周期18個月,采用“能動和非能動”相結(jié)合安全系統(tǒng)及雙層安全殼等技術(shù),在安全性上滿足國際最高安全標(biāo)準(zhǔn)要求。華龍一號每臺機(jī)組裝機(jī)容量116.1萬千瓦,每年發(fā)電近100億度,能夠滿足中等發(fā)達(dá)國家100萬人口的年度生產(chǎn)和生活用電需求。
據(jù)了解,作為中國高端制造業(yè)走向世界的“國家名片”,華龍一號是當(dāng)前核電市場上接受度最高的三代核電機(jī)型之一。華龍一號首堆所有核心設(shè)備均已實現(xiàn)國產(chǎn),所有設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)88%,完全具備批量化建設(shè)能力。華龍一號是幾代科技工作者接力奮斗的結(jié)果,上萬名核工業(yè)建設(shè)者常年奮戰(zhàn)在項目施工現(xiàn)場。

2015年5月7日,福清核電5號機(jī)組主體工程正式澆筑第一罐混凝土(FCD),中國自主三代核電技術(shù)“華龍一號”全球首堆示范工程正式開工。以下圖片均來自 中核集團(tuán)
余劍鋒表示,“華龍一號”的成功研發(fā)建設(shè),既是中核集團(tuán)在國家大力支持下舉全集團(tuán)之力取得的成果,也是統(tǒng)籌集團(tuán)內(nèi)外、國內(nèi)外優(yōu)勢力量,大力協(xié)同、密切合作的結(jié)晶。中核集團(tuán)充分調(diào)動中國核動力研究設(shè)計院、中國核電工程有限公司、中國核工業(yè)建設(shè)股份有限公司等20多家成員單位的力量,聯(lián)合中國一重、東方電氣、上海電氣、哈電集團(tuán)、中國能建、有關(guān)高校等國內(nèi)參研參建單位,與法國、意大利、奧地利等14家國際組織和科研機(jī)構(gòu)展開合作,組織5300多家國內(nèi)外設(shè)備廠商完成7萬多臺套設(shè)備的制造供貨任務(wù)。
商運(yùn)發(fā)布會上,中核集團(tuán)華龍一號總設(shè)計師邢繼的發(fā)言令人動容。回顧華龍一號的品牌創(chuàng)建和首堆工程建設(shè)過程,他將華龍精神概括為三個關(guān)鍵詞——堅守、協(xié)同和奉獻(xiàn)。

2016年6月4日,5號機(jī)組核島設(shè)備閘門套筒吊裝
“從CNP1000、CP1000、ACP1000再到華龍一號,20年4個自主型號的名稱,折射出的是一代接一代中國核工業(yè)人,在自主創(chuàng)新核電技術(shù)的艱難歷程上不斷追求更高目標(biāo)的執(zhí)著精神,是對初心的堅守?!毙侠^說,從一窮二白,水泥、鋼筋都依賴進(jìn)口,在短短30多年的時間里使我國一躍進(jìn)入核電技術(shù)先進(jìn)國家行列,靠的就是對目標(biāo)的執(zhí)著堅守。在首堆工程開工以后,華龍團(tuán)隊不斷在優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計,不斷創(chuàng)新建造技術(shù)?!皬母G宓娇ɡ?,再到漳州和海南,每一個后開工的項目都在汲取前面經(jīng)驗反饋的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),使華龍的安全水平和經(jīng)濟(jì)性不斷得到提升,這同樣是源自于對這種初心的堅守?!?/p>
2017年5月7日,“華龍一號”示范工程環(huán)吊主梁開始吊裝
核電站是世界上最復(fù)雜的能源系統(tǒng),中核集團(tuán)華龍一號的研發(fā)集結(jié)了國內(nèi)17家高校、科研院所的力量,國外有14家企業(yè)或大學(xué)參與,簽署科研合作協(xié)議上百項。華龍團(tuán)隊在研發(fā)過程中開展了產(chǎn)學(xué)研合作,克服了很多困難、解決設(shè)備國產(chǎn)化難題,以滿足第三代核電要求。在核電主設(shè)備(RPV、SG和主管道等)上,通過聯(lián)合研制實現(xiàn)了100%的國產(chǎn)化,不僅關(guān)鍵設(shè)備,對于核電建設(shè)用的大宗材料也是如此。
比如電纜。對于三代核電站,假設(shè)出現(xiàn)嚴(yán)重事故,為確保核電安全,電纜必須能夠耐受嚴(yán)重事故考驗,而且二代核電站用的電纜鑒定壽命40年,而三代核電站電纜鑒定壽命是60年。為此,華龍團(tuán)隊與廠家一起研究,實現(xiàn)電纜壽命的延長,提高耐高溫高壓性能。電纜通過了十五天的模擬高溫高壓環(huán)境試驗,又經(jīng)過了十五天強(qiáng)堿性溶液浸泡試驗考驗后,通過了最后的耐電壓性能試驗,成功驗證了電纜在極端情況下的安全功能。“再比如安全級電纜的熱縮套管,以前長期被國外一家公司壟斷,我們和國內(nèi)企業(yè)聯(lián)合研發(fā)的華龍一號嚴(yán)重事故用電纜熱縮套管打破了這個局面,而價格只是國外廠家的1/5?!?/p>
2017年11月28日,“華龍一號”示范工程首臺蒸汽發(fā)生器順利吊入設(shè)備房間
類似的事例不勝枚舉。邢繼稱,華龍從圖紙走向現(xiàn)實的過程中,中核集團(tuán)聯(lián)合東方電氣、哈電集團(tuán)等58家國有企業(yè),聯(lián)動140余家民營企業(yè),帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈5000多家企業(yè),共同突破了411臺核心裝備的國產(chǎn)化,首堆工程國產(chǎn)化率達(dá)到88%,實現(xiàn)了由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的飛躍。
邢繼還回憶道,在首堆示范工程建設(shè)如此龐大的組織體系中,接口關(guān)系十分復(fù)雜,往往會 “牽一發(fā)而動全身”。比如在不同設(shè)計單位間分工的工作,相互關(guān)聯(lián)相互影響,一個技術(shù)參數(shù)需要反復(fù)迭代才能最終確定,必須緊密結(jié)合才能配合默契,實現(xiàn)總體設(shè)計目標(biāo)。工程上亦如此,調(diào)試中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)流量調(diào)解問題,設(shè)計院與調(diào)試人員共同研究,重新設(shè)計孔板,施工拆除部件,采購迅速聯(lián)系廠家并將部件快速送達(dá),廠家按要求加工檢驗驗合格,返回現(xiàn)場由施工單位安裝在進(jìn)行調(diào)試,工作環(huán)環(huán)相扣,沒有因為節(jié)假日、白天黑夜、風(fēng)霜雨雪甚至新冠疫情的原因造成停頓。

2020年1月8日,5號機(jī)組熱試熱態(tài)試驗開始
“解決首堆工程中出現(xiàn)的各種問題與困難,不僅需要高效的協(xié)調(diào)決策機(jī)制,更要有超越合同關(guān)系大力協(xié)同精神,遇到困難總有人站出擔(dān)當(dāng),華龍一號首堆建設(shè)集中體現(xiàn)了這種協(xié)同精神?!彼f道。
再比如非能動的安全系統(tǒng)設(shè)計。所謂“非能動”,指的是靠自然力量來驅(qū)動安全系統(tǒng)。
邢繼回憶稱,彼時,針對核電站非能動研究,華龍團(tuán)隊缺少技術(shù)基礎(chǔ),沒有現(xiàn)成的東西可供借鑒,研究難度非常大。為此,設(shè)計團(tuán)隊中有一支隊伍負(fù)責(zé)研究非能動安全殼余熱排除——這是保證在事故后作為第三道安全屏障的可靠性。他們從理論研究開始,研究出初步方案,再進(jìn)行原理性實驗驗證非能動循環(huán)理論的可能性;為了讓系統(tǒng)具有足夠的換熱能力,他們對十多種不同換熱器進(jìn)行研究,選擇出最適合的,設(shè)計出來再進(jìn)行1:1試驗,確認(rèn)換熱器性能滿足要求;這還不夠,他們設(shè)計并建造了世界上最大規(guī)模綜合試驗臺,模擬事故后的反應(yīng)堆廠房,又進(jìn)行了全面的實驗驗證,以確保設(shè)計可靠性。
這個過程不斷重復(fù)進(jìn)行,方案也不斷得到優(yōu)化。有的實驗一做就必須連續(xù)多天不能間斷。2018年8月29日凌晨,實驗人員走出主控室、離開試驗臺,這一天對于他們而言意義非凡——伴隨最后一次試驗的結(jié)束,非能動系統(tǒng)十一個正式工況、累計十八次試驗的圓滿完成。
實驗結(jié)果遠(yuǎn)超出邢繼的預(yù)期?!霸谙到y(tǒng)總體設(shè)計時,我的目標(biāo)只是每個系統(tǒng)能力是實現(xiàn)33%,這樣三個整體達(dá)到百分之百,但他們通過不斷優(yōu)化改進(jìn),使每個系統(tǒng)達(dá)到了50%,大幅提升了安全余量?!?/p>





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