国之重器 吾之重任 ——记核动力院自主三代核电技术研发创新团队

2020-05-19 14:52  来源:中国核动力研究设计院    三代核电技术  核动力院  177堆芯方案  华龙一号  三代核电

核电作为典型的“大国重器”,是一个国家工业体系的综合实力体现。如何使我国从核电大国转变为核电强国,是一代又一代核电人不断思考的难题,而研发出拥有自主知识产权的核电技术,则是一代又一代核电人为之奋斗的梦想!二十世纪九十年代,中国核动力研究设计院(以下简称“核动力院”)在完成我国首座自主研发设计的60万千瓦核电站——秦山二期工程的基础上,即启动了自主百万千瓦核电技术的研发攻关工作,并在1997年提出了“华龙一号”诞生的源头和核心技术基础——177堆芯方案。


核电作为典型的“大国重器”,是一个国家工业体系的综合实力体现。如何使我国从核电大国转变为核电强国,是一代又一代核电人不断思考的难题,而研发出拥有自主知识产权的核电技术,则是一代又一代核电人为之奋斗的梦想!二十世纪九十年代,中国核动力研究设计院(以下简称“核动力院”)在完成我国首座自主研发设计的60万千瓦核电站——秦山二期工程的基础上,即启动了自主百万千瓦核电技术的研发攻关工作,并在1997年提出了“华龙一号”诞生的源头和核心技术基础——177堆芯方案。

2012年1月,基于福岛核事故经验反馈以及三代核电技术的更高更严的安全要求,中核集团在CP1000的基础上启动自主三代核电技术ACP1000(“华龙一号”)研发工作,并将福清核电5号机组作为“华龙一号”的国内首堆示范工程。自此,作为中核集团占领核电技术制高点的重要标志性工程,“华龙一号”肩负起带动核电相关领域关键技术提升、真正树立我国自主核电品牌、实现核电“走出去”目标的使命。

按照中核集团分工,核动力院负责核电站“心脏”部分——即反应堆及反应堆一回路系统和设备的研发设计工作,直接关系着核电站的技术水平和核安全。面对如此重担,如何在短时间内组织各专业人员开展创新研发并圆满完成集团下达的科研任务,成为大家面对的首要任务。

面对新的局势,核动力院打破以往所与所之间的界限,成立了以主管副院长直接领导的ACP1000(“华龙一号”)项目部,整合院内核电技术研发相关的各部门资源,集中主要的专业总师和科室技术骨干,组成“中国核动力研究设计院自主三代核电技术研发创新团队”。

团队负责人刘昌文为项目总设计师,是国内核电行业的知名专家。刘昌文1991年从上海交大毕业到核动力院工作,在核反应堆热工水力与安全分析领域深耕二十余年。作为创新团队负责人,刘昌文主导实施“177堆芯”设计方案和“能动与非能动相结合”的安全系统设计方案,在自主三代核电技术总体技术方案、技术参数和重大技术改进的确定和实现过程中,主持解决了大量的科研难题和工程问题。“‘华龙一号’遇到的困难太多了,就像爬山。”在一次记者访谈中,刘昌文笑着说,“爬到山顶上回头一看,才发现爬了这么高,还真的不容易,但过程中只是一门心思不断前进。”

“华龙一号”设计研发任务重、时间紧、人力资源压力大,一边科研,一边还要进行工程设计,对项目管理和科研设计来说均是前所未有的巨大的压力和挑战。作为创新团队的老大姐、老大哥,蒲小芬副总师和冷贵君副总师既是各自专业领域的负责人,同时又承担着项目管理的职责,肩负双重重任。抢时间、赶进度、“5+2”“白加黑”成为工作常态。在他们的带领下,项目团队对每一项科研都进行了精心策划,梳理每个科研项目的进度及相互逻辑关系与内外部接口;每周召开项目例会,梳理每个科研专题的进展情况、存在的问题、需要内外部协调的事宜。由于科研设计难度非常大,需要协调的事项也很繁杂,高峰时一天内会议密度能达到5次之多,整个研发团队承受着超强的压力和工作强度。仅在2011年和2012年,形成会议纪要的ACP1000科研专题讨论会就达400多次,临时性的“站会”“头脑风暴”更是不计其数。

安全是核电发展的生命线,核电站的设计在安全目标上有非常严格的掌控。在ACP1000(“华龙一号”)的研发过程中,每一处细节都是为了追求更安全、更先进,饱含着技术人员的努力。例如,在事故后操纵员不干预时间指标上,以往的核电站一旦发生事故,要求操纵员10分钟之内必须进行事故干预。ACP1000(“华龙一号”)在设计时,为了给操纵员更灵活的时间,减少人因对核电厂运行的影响,将干预时间延长到了30分钟。这短短的20分钟背后,代表着多个专业的协同创新。“虽然国家核安全法规对此并没有明确规定,但因为这是三代核电站必须具备的特征,所以,我们也就理所当然地‘必须’开展。”团队带头人刘昌文说,“历史会证明,我们做的这项工作是非常有意义的,而且值得我们一生骄傲。”此项创新改进无任何技术资料可供参考,团队成员自食其力,对各种假想事故的薄弱环节进行清理、讨论、确认,提出改进措施,进行理论计算……如此循环反复,不断发现新问题,一点点向前推进。针对其中的一个假想事故——蒸汽发生器传热管破裂事故,在满足30分钟要求的同时,必须同时确保蒸汽发生器不满溢。面对这一难啃的骨头,团队在一年多的攻关过程中,大胆创新,提出了各种可能的解决方案,“如何使核反应堆在事故过程中得到有效冷却”“如何使蒸汽发生器的补水既要足够又不能过多”……在方案论证工作的高峰期,需要开展大量的计算分析工作,这曾引起了单位内部的“矛盾”:有其它部门同事反映,最近单位的服务器总是满负荷运转,CPU资源完全被占用,已经无法开展工作。经过大家核对,发现是“华龙一号”团队技术人员在开展攻关,计算工作一天24小时、一周七天不停歇地进行,其他同事完全没办法插队利用服务器。经过一百多种方案的理论计算,终于顺利攻关。这一过程也让大家更深地体会到在大国重器的研发中,真正的核心技术是买不来的,必须依靠自主创新。

研发过程中,类似的例子还有许多。为掌握完整自主知识产权,核动力院围绕核蒸汽供应系统,先后完成了包括二次侧非能动余热排出试验、堆腔注水冷却试验、控制棒驱动机构抗震试验、堆内构件流致振动试验等多项核心试验,完成先进堆芯测量系统、ML-B型驱动机构、ZH-65蒸汽发生器等关键设备的攻关。聚沙成塔、集腋成裘,ACP1000(“华龙一号”)攻克数十项重大关键技术,使核电厂具有完善的应对严重事故的预防和缓解措施,实现了各个指标的跨越,安全指标达到了世界先进水平,整个创新团队共申请国家专利200多项。此外,团队还积极结合“产学研”,与高校、制造商密切合作,开展了各项关键设备的研制试制工作。这也使得“华龙一号”首堆的设备国产化率超过85%。

最终,ACP1000(“华龙一号”)设计先后通过了国家核安全局、电力规划设计总院、中国核能行业协会组织的设计评审。国际原子能机构在其GRSR审查报告结论中给出了高度评价:ACP1000核电厂设计方案考虑了目前阶段所能获得的日本福岛核事故的经验反馈,具有完善的严重事故预防和缓解措施,能够满足我国最新核安全法规的要求。与目前国际上新开发的一些先进核电厂的设计方案比较,ACP1000的设计方案已达到同等水平。2019年,中国核动力研究设计院自主三代核电技术研发创新团队荣获中国核能行业协会年度“创新团队奖”称号。

核动力院自主三代核电技术研发创新团队负责完成的三代核电(ACP1000)反应堆及一回路系统是“华龙一号”的核心组成部分。“华龙一号”的研制成功受到了党和国家领导人的高度重视,在国内外产生了强烈的社会效应。“华龙一号”反应堆及一回路系统项目研发促成CF燃料组件、蒸汽发生器、压力容器、控制棒驱动机构等核电高端产业研发,增强了核电装备体系的优化升级,突破了我国核电“卡脖子”的技术瓶颈。采用“华龙一号”设计技术的福清核电5、6号项目和巴基斯坦K2、K3项目已在2015年先后开工建设。目前海内外项目皆进展顺利,打破了国际核电业“首堆必拖延”的魔咒,“华龙一号”全球首堆福清核电5号机组更是预计将在2020年实现装料。

在核电技术“走出去”的大背景下,具有自主知识产权的三代核电“华龙一号”已昂首迈入国际核电市场。在与国内以及国际核电研发单位的竞争压力下,核动力院将坚持不断发展世界一流水平的核电技术,打造属于核动力院的核电名牌,持续提升在国内以及国际核电市场上的竞争力。这一切成果的取得,无不凝聚着项目团队每一位成员的艰辛付出,它将带着新时代的中国制造精神,飞向属于它的世界舞台!

免责声明:本网转载自合作媒体、机构或其他网站的信息,登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考,不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。

图为技术

深圳核博会

中国核电网


推荐阅读