編者按：

2021年1月30日，“華龍一號”全球首堆——中核集團福清核電5號機組投入商業(yè)運行。這標志著中國打破了國外核電技術壟斷，正式進入核電技術先進國家行列。

長風破浪會有時，直掛云帆濟滄海?！叭A龍一號”采用我國和國際上使用經(jīng)驗最豐富、安全紀錄最好的壓水堆堆型，其研發(fā)是在繼承我國30年核電技術發(fā)展成功經(jīng)驗的基礎上，通過引進、消化、吸收和再創(chuàng)新，形成“華龍一號”這一值得中國人自豪和驕傲的重大成果。

《中國核能》推出專題報道，為讀者展現(xiàn)“華龍一號”的研發(fā)和建設者們數(shù)年執(zhí)著堅守，把責任扛在肩上，攻堅克難，嘔心瀝血，潛心鉆研，終于打造出閃耀著中國人智慧的“大國重器”和“國家名片”的精彩故事。

如果把核島中大大小小的設備比作“華龍一號”巨龍身體里的各個器官，那么堆內(nèi)構件就是龍身中的經(jīng)絡臟腑，支撐巨龍騰飛的“龍骨”。

從風華正茂到天命之年，中國核動力研究設計院的曹銳伴隨著我國核電事業(yè)一路前行，經(jīng)歷過坎坷、沮喪、希望、挫折和奮斗，最終成長為“華龍一號”反應堆堆內(nèi)構件設計師。正如大家所說，曹銳和他的團隊是“華龍一號”這條龍經(jīng)絡臟腑的搭建者。

▲曹銳（左五）一行赴巴基斯坦卡拉奇現(xiàn)場辦進行慰問

一本二十多年前的筆記本

一本已經(jīng)泛黃的筆記本，因為時光的磨礪，紙張已經(jīng)變得有些脆軟，但略顯凌亂的筆跡依然清晰可辨。這些筆跡，仿佛擺脫了時空的維度，帶著我們一起回到了23年前，記錄著在中國西南的大山深處召開的一場閉門會議。

1997年，秦山二期的設計工作基本完成，時任中國核動力院副院長的張森如，敏銳地感覺到自主核電要發(fā)展，必須考慮后續(xù)該怎么走。他抽調各專業(yè)骨干，經(jīng)過兩天的激烈研討，確定了177盒燃料組件、更大尺寸的壓力容器等重要技術參數(shù)。當時參會的十幾個人，沒有想到這次的技術研討成果，會成長為扛起國內(nèi)核電大旗、令國人為之驕傲的我國第三代核電技術——“華龍一號”。

筆記本的所有者——當時30歲的曹銳，作為反應堆結構專業(yè)的代表參會，有幸成為歷史的見證者和記錄者。

一張手工畫制的三維軸測圖

只有如饑似渴地學習，才能云程發(fā)軔。對于初出茅廬的曹銳亦是如此。

曹銳入門核動力裝置系統(tǒng)，始于一張三維軸測圖。

1989年的秋天，從成都科技大學（現(xiàn)四川大學）畢業(yè)的曹銳，進入了核動力院反應堆結構研究室工作?；C械專業(yè)出身的曹銳，對反應堆的概念基本屬于一片空白。“參加工作后，遇到了幾個好老師，言傳身教地帶我”。游德戌、關建維、張振亞、張鳳林、謝重等老師將反應堆結構知識一點一點傳授給了曹銳，并給了曹銳和同事一個任務——畫一張反應堆裝置的三維軸測圖。

當時，剛入職的曹銳還沒有宿舍，在工會圖書室的倉庫里住了半年。“宿舍和辦公室在一棟樓，也方便。我吃完飯就去辦公室畫，到十點多回去睡覺，第二天一早再繼續(xù)畫?！闭粋€多月，兩個人趴在圖板上。整個核動力裝置的系統(tǒng)、主設備、管道，全在這張1米ｘ0.8米的圖紙上。畫完后，曹銳對反應堆裝置才有了比較深刻的了解，算是入門了。

秦山二期核電站是“華龍一號”的設計基礎，也是核動力院進入核電領域的里程碑。秦山二期時期，和法國簽訂了咨詢包，曹銳有了去法國咨詢和學習的寶貴機會。那是1995年，去法國非常不易，代價也高，曹銳壓力很大。

去之前，組里花了幾個月的時間，列了上百條的問題清單。“什么都問?，F(xiàn)在看來，有些問題太簡單了，但是沒人點撥，就是想不通?！辈茕J笑著說。第一次出國，咨詢費用一小時兩百美金?！拔覀儺敃r開玩笑說，專家上趟廁所，都要浪費我們不少錢?！睂τ诋敃r月工資只有幾百塊錢的曹銳來說，天價的咨詢費讓他一分一秒都舍不得浪費?；貒院螅瑸榱私o專業(yè)組的人分享和學習，曹銳主動把法國人提交的兩萬多字的英文咨詢報告翻譯歸檔。

直到秦山二期發(fā)電以后，曹銳才真正感覺到自己已將核電知識融會貫通，從摸索前進到真正入行，從跟著法國人學習到自主設計，將體會、經(jīng)歷轉化為攻堅克難的智慧和法寶。正是一批像曹銳一樣，從秦山二期成長起來的設計人員，成為了日后讓“華龍一號”騰飛的主力。

就是這樣一代代的傳承，中國的核事業(yè)從一片荒蕪中起步，走到了今天。

▲曹銳（右三）在產(chǎn)品發(fā)運會上

一份埋藏許久的設計方案

“給堆芯建一個安全的家?！边@是曹銳對他所從事專業(yè)的概述。

堆內(nèi)構件位于反應堆一回路主設備壓力容器之中。10多米的高度和100多噸的重量，讓這副“龍骨”無比剛強堅實。核電運行的核心——核燃料組件，就安裝在“龍骨”中。

1998年，曹銳開始參與“華龍一號”的前身——CNP1000的反應堆堆內(nèi)構件的方案和初步設計工作。從秦山二期的121堆芯到CNP1000的177堆芯，這個變化給堆內(nèi)構件的設計帶來了極大的挑戰(zhàn)。多加了56組燃料組件，牽一發(fā)而動全身，堆內(nèi)構件的很多細節(jié)都要進行全新的設計。

“堆內(nèi)構件的設計，是一個多學科聯(lián)合的工作?！倍研驹O計專業(yè)要提供燃料裝載方案，從而確定堆內(nèi)構件控制棒導向筒的數(shù)量；屏蔽專業(yè)需要計算壓力容器的輻照壽命，從而設計屏蔽措施，保證壓力容器所受輻照損傷在允許范圍內(nèi)；為了保證流場分布均勻，熱工水力專業(yè)計算必不可少；力學專業(yè)又要提供強度、剛度、流致振動等一系列計算結果……

設計工作千頭萬緒，每個參數(shù)的設定都要煞費苦心。堆內(nèi)構件下面有兩層板，板上有很多流水孔，設計要求每個孔流量的偏差要在5%以內(nèi)。每一個孔道都開一樣大，不就可以保障流量均勻了嗎？這是所有人一開始的想法，但壓力容器內(nèi)復雜的水流環(huán)境讓事情變得沒這么簡單?！案憬Y構的人，必須有水力學的知識?！痹O計工作完成后，其可行性必須經(jīng)過一系列試驗才能被證明。第一次水力模擬試驗，流道偏差很大，只能修改設計、重新試驗，直到確定合適的參數(shù)。

在堆內(nèi)構件的研發(fā)過程中，會碰到各種無法預料的問題。“當初做驅動線試驗的時候，安裝完成后要檢查接口尺寸才可以封蓋做試驗，結果發(fā)現(xiàn)有20多毫米的誤差?！辈茕J說。他按尺寸鏈去計算，結果證明不可能出現(xiàn)這種情況。當時他提出了各種假設，都一一被推翻，一找就是兩個多月。他把驅動棒控制機構、燃料組件的圖紙、文件都拿來，想要從根本上找問題。當時行業(yè)內(nèi)還沒有自己的燃料組件，組件是從法國進口的，圖紙上很多數(shù)據(jù)都沒有。

“張鳳林老師就把去法國學習的筆記，有關尺寸方面的內(nèi)容，他都記得特別詳細，一大摞筆記本直接抱給我。”曹銳也沒有辜負老前輩的無私和期許，拿著筆記本，將燃料組件的尺寸、結構相關知識，深入地學習了一遍。但沒想到的是，有了法國人的詳細數(shù)據(jù)，還是沒能解決問題。最后，曹銳偶然發(fā)現(xiàn)，原來試驗人員為了防止控制棒干砸損壞燃料組件，在管座上加了一個20多毫米的緩沖杯。

2001年前后，曹銳和他的團隊就把水力大模擬試驗、流致振動試驗和驅動線試驗三大試驗做完了。堆內(nèi)構件的設計研發(fā)工作基本完成，達到施工設計深度，成功好像近在眼前。

1999年年底，中核集團正式對外推出CNP1000，并將方家山核電站作為首堆示范工程。

意外總是猝不及防。2003年初，上級確定了新一輪核電發(fā)展路線是 “采用先進技術，統(tǒng)一技術路線”，直接引進國外最先進的第三代核電站技術，走“一步跨越”的新路。

CNP1000倉促下馬。

即將完成的CNP1000堆內(nèi)構件設計圖紙被放入紙堆。

“這是第一次真正的完全自主知識產(chǎn)權的努力，馬上就要成功了，我把它當成自己的孩子?！边@成了曹銳永遠的心頭之痛。

一條自主核電技術探索之路

CNP1000下馬，但中國自主核電之心不滅。核動力院在CNP1000的基礎上繼續(xù)改進，希望走出屬于中國的第三代核電之路。曹銳和他的團隊身處其中，迎難而上。

方家山折戟，核動力院將目光放在了福清5、6號機組。在CNP1000的基礎上進一步改進，形成CP1000自主核電技術。CP1000進展順利，安審對話已經(jīng)進入第二輪。這時已經(jīng)進入2011年。

2011年，日本福島事件來臨，一切戛然而止。

福禍相依。正是因為經(jīng)歷的種種磨難，CP1000浴火重生，造就了符合當前最高安全標準的具有典型三代特征的ACP1000技術，也即后來的“華龍一號”。

此時的曹銳，歷經(jīng)紅沿河核電站、寧德核電站、陽江核電站的設計階段，做過主管主任，也當過專業(yè)總師，已經(jīng)成長為行業(yè)內(nèi)知名專家。

在CNP的1000基礎上，“華龍一號”堆內(nèi)構件將堆芯儀表改為由壓力容器頂部引出，廠址設計基準地震改為0.3g，重新完成了設計、分析和試驗驗證工作。“華龍一號”堆內(nèi)構件在結構、材料和制造等多個方面有很高的成熟性和可靠性，核心結構經(jīng)長期和廣泛的實堆驗證，并將國內(nèi)最為豐富的設計經(jīng)驗反饋到全方位的設計細節(jié)中。

反應堆結構設計團隊積極引入了第三代核電“非能動”的相關概念，重點關注了在事故工況下反應堆總體和堆內(nèi)構件的安全性能。同時，“華龍一號”采用一體化堆頂結構，結構更加集成、安全、合理，使用方便，可大大縮減換料檢修時間。一體化堆頂結構位于反應堆壓力容器的上方，承擔著平穩(wěn)起吊壓力容器頂蓋、為控制棒驅動機構通風散熱、抗震、梳理牽引堆內(nèi)電纜等重要功能，被稱為“龍首”。它是核動力院自主設計、自主制造、自主供貨的三代核電關鍵設備，也是曹銳團隊多年的研究成果。

二十三年夢鑄華龍，燈火云安驛里時。從1997年到2020年，匆匆二十三年已過，中國自主核電筑夢已圓，曹銳團隊也成長為中國核電設計團隊的中流砥柱。豈止23年。從那個不為人知的西南山坳里，中國大陸發(fā)出第一度核電之時起，半個世紀已過。回望中國核電一路走來，有長夜，但始終伴有燈火。這燈火，是中國自主核電之心不滅，是核動力院永不放棄精神的傳承，是如曹銳這樣的核電人的堅守。