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行業(yè)報告
國之重器 吾之重任 ——記核動力院自主三代核電技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團隊
時間:2020年05月18日 來源:本站 作者:中國核動力研究設(shè)計院 張曉華 蒲小芬 邱陽 點擊量: 分享:

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核電作為典型的“大國重器”,是一個國家工業(yè)體系的綜合實力體現(xiàn)。如何使我國從核電大國轉(zhuǎn)變?yōu)楹穗姀妵?,是一代又一代核電人不斷思考的難題,而研發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核電技術(shù),則是一代又一代核電人為之奮斗的夢想!二十世紀九十年代,中國核動力研究設(shè)計院(以下簡稱“核動力院”)在完成我國首座自主研發(fā)設(shè)計的60萬千瓦核電站——秦山二期工程的基礎(chǔ)上,即啟動了自主百萬千瓦核電技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)工作,并在1997年提出了“華龍一號”誕生的源頭和核心技術(shù)基礎(chǔ)——177堆芯方案。

2012年1月,基于福島核事故經(jīng)驗反饋以及三代核電技術(shù)的更高更嚴的安全要求,中核集團在CP1000的基礎(chǔ)上啟動自主三代核電技術(shù)ACP1000(“華龍一號”)研發(fā)工作,并將福清核電5號機組作為“華龍一號”的國內(nèi)首堆示范工程。自此,作為中核集團占領(lǐng)核電技術(shù)制高點的重要標志性工程,“華龍一號”肩負起帶動核電相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)提升、真正樹立我國自主核電品牌、實現(xiàn)核電“走出去”目標的使命。

按照中核集團分工,核動力院負責核電站“心臟”部分——即反應(yīng)堆及反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)和設(shè)備的研發(fā)設(shè)計工作,直接關(guān)系著核電站的技術(shù)水平和核安全。面對如此重擔,如何在短時間內(nèi)組織各專業(yè)人員開展創(chuàng)新研發(fā)并圓滿完成集團下達的科研任務(wù),成為大家面對的首要任務(wù)。

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面對新的局勢,核動力院打破以往所與所之間的界限,成立了以主管副院長直接領(lǐng)導(dǎo)的ACP1000(“華龍一號”)項目部,整合院內(nèi)核電技術(shù)研發(fā)相關(guān)的各部門資源,集中主要的專業(yè)總師和科室技術(shù)骨干,組成“中國核動力研究設(shè)計院自主三代核電技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團隊”。

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團隊負責人劉昌文為項目總設(shè)計師,是國內(nèi)核電行業(yè)的知名專家。劉昌文1991年從上海交大畢業(yè)到核動力院工作,在核反應(yīng)堆熱工水力與安全分析領(lǐng)域深耕二十余年。作為創(chuàng)新團隊負責人,劉昌文主導(dǎo)實施“177堆芯”設(shè)計方案和“能動與非能動相結(jié)合”的安全系統(tǒng)設(shè)計方案,在自主三代核電技術(shù)總體技術(shù)方案、技術(shù)參數(shù)和重大技術(shù)改進的確定和實現(xiàn)過程中,主持解決了大量的科研難題和工程問題?!啊A龍一號’遇到的困難太多了,就像爬山?!痹谝淮斡浾咴L談中,劉昌文笑著說,“爬到山頂上回頭一看,才發(fā)現(xiàn)爬了這么高,還真的不容易,但過程中只是一門心思不斷前進?!?/p>

“華龍一號”設(shè)計研發(fā)任務(wù)重、時間緊、人力資源壓力大,一邊科研,一邊還要進行工程設(shè)計,對項目管理和科研設(shè)計來說均是前所未有的巨大的壓力和挑戰(zhàn)。作為創(chuàng)新團隊的老大姐、老大哥,蒲小芬副總師和冷貴君副總師既是各自專業(yè)領(lǐng)域的負責人,同時又承擔著項目管理的職責,肩負雙重重任。搶時間、趕進度、“5+2”“白加黑”成為工作常態(tài)。在他們的帶領(lǐng)下,項目團隊對每一項科研都進行了精心策劃,梳理每個科研項目的進度及相互邏輯關(guān)系與內(nèi)外部接口;每周召開項目例會,梳理每個科研專題的進展情況、存在的問題、需要內(nèi)外部協(xié)調(diào)的事宜。由于科研設(shè)計難度非常大,需要協(xié)調(diào)的事項也很繁雜,高峰時一天內(nèi)會議密度能達到5次之多,整個研發(fā)團隊承受著超強的壓力和工作強度。僅在2011年和2012年,形成會議紀要的ACP1000科研專題討論會就達400多次,臨時性的“站會”“頭腦風(fēng)暴”更是不計其數(shù)。

安全是核電發(fā)展的生命線,核電站的設(shè)計在安全目標上有非常嚴格的掌控。在ACP1000(“華龍一號”)的研發(fā)過程中,每一處細節(jié)都是為了追求更安全、更先進,飽含著技術(shù)人員的努力。例如,在事故后操縱員不干預(yù)時間指標上,以往的核電站一旦發(fā)生事故,要求操縱員10分鐘之內(nèi)必須進行事故干預(yù)。ACP1000(“華龍一號”)在設(shè)計時,為了給操縱員更靈活的時間,減少人因?qū)穗姀S運行的影響,將干預(yù)時間延長到了30分鐘。這短短的20分鐘背后,代表著多個專業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新。“雖然國家核安全法規(guī)對此并沒有明確規(guī)定,但因為這是三代核電站必須具備的特征,所以,我們也就理所當然地‘必須’開展?!眻F隊帶頭人劉昌文說,“歷史會證明,我們做的這項工作是非常有意義的,而且值得我們一生驕傲?!贝隧梽?chuàng)新改進無任何技術(shù)資料可供參考,團隊成員自食其力,對各種假想事故的薄弱環(huán)節(jié)進行清理、討論、確認,提出改進措施,進行理論計算……如此循環(huán)反復(fù),不斷發(fā)現(xiàn)新問題,一點點向前推進。針對其中的一個假想事故——蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故,在滿足30分鐘要求的同時,必須同時確保蒸汽發(fā)生器不滿溢。面對這一難啃的骨頭,團隊在一年多的攻關(guān)過程中,大膽創(chuàng)新,提出了各種可能的解決方案,“如何使核反應(yīng)堆在事故過程中得到有效冷卻”“如何使蒸汽發(fā)生器的補水既要足夠又不能過多”……在方案論證工作的高峰期,需要開展大量的計算分析工作,這曾引起了單位內(nèi)部的“矛盾”:有其它部門同事反映,最近單位的服務(wù)器總是滿負荷運轉(zhuǎn),CPU資源完全被占用,已經(jīng)無法開展工作。經(jīng)過大家核對,發(fā)現(xiàn)是“華龍一號”團隊技術(shù)人員在開展攻關(guān),計算工作一天24小時、一周七天不停歇地進行,其他同事完全沒辦法插隊利用服務(wù)器。經(jīng)過一百多種方案的理論計算,終于順利攻關(guān)。這一過程也讓大家更深地體會到在大國重器的研發(fā)中,真正的核心技術(shù)是買不來的,必須依靠自主創(chuàng)新。

研發(fā)過程中,類似的例子還有許多。為掌握完整自主知識產(chǎn)權(quán),核動力院圍繞核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng),先后完成了包括二次側(cè)非能動余熱排出試驗、堆腔注水冷卻試驗、控制棒驅(qū)動機構(gòu)抗震試驗、堆內(nèi)構(gòu)件流致振動試驗等多項核心試驗,完成先進堆芯測量系統(tǒng)、ML-B型驅(qū)動機構(gòu)、ZH-65蒸汽發(fā)生器等關(guān)鍵設(shè)備的攻關(guān)。聚沙成塔、集腋成裘,ACP1000(“華龍一號”)攻克數(shù)十項重大關(guān)鍵技術(shù),使核電廠具有完善的應(yīng)對嚴重事故的預(yù)防和緩解措施,實現(xiàn)了各個指標的跨越,安全指標達到了世界先進水平,整個創(chuàng)新團隊共申請國家專利200多項。此外,團隊還積極結(jié)合“產(chǎn)學(xué)研”,與高校、制造商密切合作,開展了各項關(guān)鍵設(shè)備的研制試制工作。這也使得“華龍一號”首堆的設(shè)備國產(chǎn)化率超過85%。

最終,ACP1000(“華龍一號”)設(shè)計先后通過了國家核安全局、電力規(guī)劃設(shè)計總院、中國核能行業(yè)協(xié)會組織的設(shè)計評審。國際原子能機構(gòu)在其GRSR審查報告結(jié)論中給出了高度評價:ACP1000核電廠設(shè)計方案考慮了目前階段所能獲得的日本福島核事故的經(jīng)驗反饋,具有完善的嚴重事故預(yù)防和緩解措施,能夠滿足我國最新核安全法規(guī)的要求。與目前國際上新開發(fā)的一些先進核電廠的設(shè)計方案比較,ACP1000的設(shè)計方案已達到同等水平。2019年,中國核動力研究設(shè)計院自主三代核電技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團隊榮獲中國核能行業(yè)協(xié)會年度“創(chuàng)新團隊獎”稱號。

核動力院自主三代核電技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團隊負責完成的三代核電(ACP1000)反應(yīng)堆及一回路系統(tǒng)是“華龍一號”的核心組成部分?!叭A龍一號”的研制成功受到了黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視,在國內(nèi)外產(chǎn)生了強烈的社會效應(yīng)。“華龍一號”反應(yīng)堆及一回路系統(tǒng)項目研發(fā)促成CF燃料組件、蒸汽發(fā)生器、壓力容器、控制棒驅(qū)動機構(gòu)等核電高端產(chǎn)業(yè)研發(fā),增強了核電裝備體系的優(yōu)化升級,突破了我國核電“卡脖子”的技術(shù)瓶頸。采用“華龍一號”設(shè)計技術(shù)的福清核電5、6號項目和巴基斯坦K2、K3項目已在2015年先后開工建設(shè)。目前海內(nèi)外項目皆進展順利,打破了國際核電業(yè)“首堆必拖延”的魔咒,“華龍一號”全球首堆福清核電5號機組更是預(yù)計將在2020年實現(xiàn)裝料。

在核電技術(shù)“走出去”的大背景下,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電“華龍一號”已昂首邁入國際核電市場。在與國內(nèi)以及國際核電研發(fā)單位的競爭壓力下,核動力院將堅持不斷發(fā)展世界一流水平的核電技術(shù),打造屬于核動力院的核電名牌,持續(xù)提升在國內(nèi)以及國際核電市場上的競爭力。這一切成果的取得,無不凝聚著項目團隊每一位成員的艱辛付出,它將帶著新時代的中國制造精神,飛向?qū)儆谒氖澜缥枧_!  


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