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走進新中核:從中國第1艘核潛艇到華龍一號

今年是中國核工業創建65周年,也是我國第一艘核潛艇陸上模式堆滿功率運行發出中國核能第一度電50周年。8月24日,由中央網信辦網評局指導、中核集團主辦的“走進新中核”媒體活動在川啟動。這也是國資委新聞中心“走進新國企”系列活動中的重要組成部分。

距離成都市100多公里,在一座大山深處,有代號為909的一個基地,這裡是我國第一艘核潛艇陸上模式堆所在地,我國核能第一度電就在這裡發出。現在,這裡孕育出了華龍一號,使我國擁有了全球領先的三代核電技術。

“中國核動力從無到有、從弱到強的信心和底氣,是在四川西南部這片山區澆築的。”據出生在這裡、成長在這裡,現在回到這裡守護基地的中核集團中國核動力院基地副基地長唐斌介紹,這裡被黨和國家領導人寄予厚望,也承載著新時代強核強國的夢想。

“核”築中國夢:我國核能第一度電從這裡發出

50年前的1970年8月30日,我國第一代核潛艇陸上模式堆正式建成。第一代核工業人用自己的智慧與汗水,踐行了毛主席“核潛艇一萬年也要搞出來”的偉大號召。周恩來總理在聽取匯報過程中提到核電時說,陸上模式堆“奠定了熱核電站的基礎,今後燃料多了,就可以自己搞!成功了,陸上核電站就有了,是核動力的起點,將來還可以做得更好……”

全國政協委員、中國核動力研究設計院黨委書記萬鋼回顧我國核能發展歷程時說,“我國能夠研發設計出完全自主知識產權的三代核電技術華龍一號源於我國50余年來深厚的核動力技術積累,而這些核心技術是買不來的。”

據了解,1958年,我國啟動核動力潛艇工程項目,毛主席曾發出豪言:“核潛艇,一萬年也要搞出來!”。1965年8月,我國第一代核潛艇正式開始研製。在缺少外部資料可以參考、沒有任何實踐經驗可以借鑒的條件下,以彭士祿、趙仁愷為代表的老一輩科學家們憑著智慧,依靠團結協作的力量,在短短幾年時間裡,便成功地建成了我國第一代核潛艇陸上模式堆。

“沒有電腦,僅有一台手搖計算機,靠拉計算尺、打算盤,1970年12月26日,我國自主研製的第一艘核潛艇成功下水。艇上零組件有4.6萬個,需要的材料多達1300多種,全部自主研製,沒有用國外一顆螺絲釘,我國也成為世界上第五個擁有核潛艇的國家。”萬鋼介紹說。

“同時,陸上模式堆的建成也為我國發出了華夏大地的第一度核能發電,這對於我國核電的發展具有重要意義。從陸上模式堆建成開始,我們依靠自己的力量,先後自主設計建成了多種類型的研究堆,為我國核電的自主研發設計打下了堅實的人才基礎、技術基礎”,萬鋼解釋道。

1980年核動力院自主設計建成中子通量居亞洲第一、世界第三的高通量工程試驗堆,為我國核動力的發展提供了一個研發平台。80年代末期,核動力院又成功建成了我國首座脈衝型反應堆,從而打破美國對該項技術的獨家壟斷。

當國家決定建設核電站時,核動力院為秦山一期核電站和大亞灣核電站提供了大量的人才和技術支持,並完成了許多重要的試驗驗證。在秦山二期核電站招標過程中,核動力院最終在反應堆及主冷卻劑系統設計任務中一舉中標。

“在以後近十年的建設過程中,核動力院既承擔工程設計也承擔試驗驗證及科技突破,在核電站反應堆及一回路系統等領域為我國核電自主化的重大跨越做出了重要貢獻。秦山二期核電站並網發電以來,其主要經濟技術指標接近或達到國際先進水準,表明中國具備自主設計、自主建造、自主運營大型核電站的能力。”中國核動力院院長王叢林介紹道。

“也正是在秦山二期建設期間,我們埋下了華龍一號‘中國芯’的種子。”王叢林回憶,1997年,秦山核電站的二期主體工程正在建設,工程設計裝機容量為兩台65萬千瓦壓水堆核電機組。那一年的一個午後,在909基地,一棟兩層辦公樓裡回蕩著激烈爭論的聲音,時任核動力院副院長的張森如老先生與我們二十幾名科研人員在此討論著中國自主百萬千瓦級核電方案的主要技術參數。雖然秦山二期還在建設,但那時大家已經在討論,什麽時候中國能有自己的百萬千瓦核電機組了。

作為研發親歷者的中國核動力院副院長吳琳進一步解釋道,“在那次研討會中,中核集團創新性地提出了‘177堆芯’的概念。”據了解,這一設計不僅可使核電機組的發電功率得到5%至10%的提升,同時也降低了堆芯內的功率密度,提高了核電站安全性。他們也許很難想象,彼時種下的“種子”,在二十餘年後開花結果,化身為華龍一號——這一我國具有自主知識產權的第三代核電技術成果。

“華龍一號從概念提出到工程建設,我們解決了一個個卡脖子的問題。”吳琳介紹說,在華龍一號身上,不再被卡脖子的故事比比皆是。

蒸汽發生器被稱為“核電之肺”,以往大型核電站的蒸汽發生器的設計技術及知識產權掌握在美國、法國手中。在華龍一號設計早期,相關方面曾經跟外國的公司談,打算購買三代核電蒸汽發生器技術。然而,對方堅持將來使用這種蒸汽發生器技術的核電技術如果要出口,必須經過其同意。

“面對國外的無理要求,從那時起,更加堅定了核動力院研發完全自主知識產權的三代核電技術的決心。”吳琳回憶道,核動力院此後自籌資金,組建突破團隊,從事蒸汽發生器設計研究近30年的專家張富源擔任突破組組長兼專家組組長,僅僅27個月後,用於華龍一號的第三代核電ZH-65型蒸汽發生器問世。

國家名片:展現華龍一號持久生命力

近年來,圍繞“最高標準、最優質量、最好性價比”,以福建福清示範項目落地為起點,到巴基斯坦卡拉奇海外項目實現零的突破,再到開啟福建漳州批量化建設之路,華龍一號發展路徑充分表明,前者為後者奠定基礎,後者站在前者的肩膀上不斷繼承、優化與創新,逐漸變得更優更強。

中核集團華龍一號總設計師、中國核電工程有限公司副總經理邢繼介紹說,海內外建造的華龍一號機組,都非常注重經驗反饋,連相繼開工建設的福清核電5、6號機組之間也是如此。

的確,從這兩台機組的外觀上就可以明顯感覺到,5號機組的核島為圓筒形,而6號機組的圓筒外多了三角形斜面。據介紹,原來在5號機組基礎上,6號機組對安全殼結構施工技術進行優化改進,增加了外掛水箱的鋼結構支撐梁。這一變化,直接可以免除耗時2個多月搭建腳手架的環節,降低了施工難度,縮減了工程量,進一步保障了施工安全。

“我們在建設華龍一號第一台機組時就不斷將經驗反饋到後續項目中,這樣越往後開工的機組在安全性和經濟性上不斷進行優化改進,指標也更優。”邢繼表示,每次到華龍一號項目現場,他最關注的事情就是經驗反饋,常常會召集運營與施工部門以及各參建方進行交流,征詢改進意見,並落實到後續項目中。

從2015年5月落地福清到2019年10月漳州核電開啟批量化建設,其間開工建設每台“華龍一號”機組圖紙都不一樣,其中最為突出的變化就是除安全殼外的核島廠房由雙層改為單層。

“要保持華龍一號品牌生命力,我們必須要做的事情就是圍繞安全和經濟兩個維度開放合作、持續開展創新。”邢繼進一步解釋,當時美國、法國已經擁有自己的三代核電,並且已經開工建設。中國首先要解決有無的問題,拿出屬於中國自己的產品,因此採用更保守的雙層設計。但隨著華龍一號批量化建設,設計團隊針對單層廠房的防禦能力開展專題研究,確定了工程設計方案,使經濟性得到較大提升,所以在漳州項目上採用單層核島廠房的設計。

邢繼表示,自福清核電5號機組開工以來,華龍一號設計優化成效顯著。就拿福清核電項目與漳州核電項目來說,在福清5、 6號設計方案基礎上,在漳州1、 2號機組設計中,擬實施50余項如提升功率、完善設計擴展工況等設計改進項目,以及百餘項基於業主運行經驗反饋的設計優化項目,並充分吸收海內外工程經驗反饋,從而滿足最新的核安全法規及導則要求,提升機組性能與運維便利性。

科技賦能:華龍一號智造新時代開啟

8月的漳州,酷暑難耐。漳州核電建設現場人流穿梭,但相較於同期福清核電5號機組工程現場上萬人的繁忙景象,現場作業人員數量進一步壓減。

對此,來自中國核建的吳敏解釋道,這主要是因為漳州項目在總平面布置階段就開展智能化、自動化探索與改造設計,鋼筋加工實現了自動化,埋件加工實現了機器人作業,許多作業在車間完成。

據了解,漳州核電1號機組自開工以來,在項目現場開展全周期策劃,有效提升項目標準化、模塊化、信息化、自動化、智能化水準,著力推動技術創新、高效工機具應用等技術優化工作,實現了安全、質量、進度、成本等多重優化。

其中,在鋼襯裡方面,在華龍一號示範工程模塊化施工的基礎上進一步強化,大量的加工、拚裝、焊接作業前置到了車間和拚裝場地,不僅避免了上下交叉作業,而且施工質量更加可靠,施工效率明顯提高,施工環境更加舒適,安全風險也進一步降低。

相對示範工程,漳州項目非常突出的特點就是大量應用高效工機具。吳敏介紹說,從安全殼鋼襯裡到預埋件鋼筋、不鏽鋼水池覆面以及埋件生產線,自動化範圍、自動化程度穩步提升,綜合應用佔比約達30%,局部核心產品如安全殼鋼襯裡、大型套筒和不鏽鋼水池覆面的模塊化拚裝到現場安裝,實現全面植入應用。特別是雷射切割、自動彎曲機、爬行機器人等設備,是首次核電項目建設中使用,不僅提高了大型鋼構件製作安裝自動化程度和效率,也極大提升產品質量穩定性,精度可達到0.5毫米,效率提高至少2~3倍。

“漳州核電在智能化、自動化方面投入較大,這是一個好現象,既能保證質量,提高效率,也能降低作業風險,真正地開啟核電智建新時代。”中核國電漳州能源有限公司總經理宋豐偉表示,核電建設必須要與時俱進,要善於運用科技手段,比如引入智能化、自動化、信息化等現代技術手段,如果墨守成規將被時代淘汰。

新基地建設:華龍一號批量化在這裡實現

“華龍示範落地在福清,騰飛在雲霄。”自今年4月從福清核電調到漳州能源出任黨委書記、董事長後,陳國才一直在思索如何建造漳州核電,如何讓華龍這一中國自主三代核電技術實現騰飛。

如果說福清核電5號機組回答從無到有的問題,那麽漳州能源則是回答從有到優的問題。投入到新戰場的陳國才,把做強放在第一位,主要抓手就是經驗反饋和設計優化。“當初在福清吃的苦,漳州不能再吃了,我們不能在同樣的問題上栽跟頭。”他說。

據了解,作為華龍一號全球首堆,福清核電5號機組在前面探路,形成了許多良好實踐和做法。面對這些法寶,陳國才結合中核集團對漳州能源的戰略定位要求,在工程開始建設階段就部署具體舉措。

陳國才說:“我們要堅決貫徹習總書記高質量發展、安全發展、生態發展,堅持以人民為中心的思想,在漳州不僅要建一個發電項目,而是要實現華龍技術的引領。我們要將漳州能源打造成為華龍一號新基地,成為向世界展現中國三代核電技術、推介華龍一號的重要樣板,更是促進並提升中國三代核電技術發展的重要戰略支撐。”

更為重要的是,華龍一號不但奠定了我國建設核電科技強國的基礎,還給我國裝備製造業帶來了巨大的經濟效益和轉型升級機遇。華龍一號包含5萬多台套設備,涉及設備供應商5300多家。華龍一號在漳州批量化建設將充分發揮規模效應、集成效應,帶動國內裝備製造企業不斷提升技術和管理水準,推動高端裝備製造業的整體轉型升級。

對此,中核集團黨組書記、董事長余劍鋒表示,在以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局之下,大力發展核電是擴大內需、帶動國內大循環高質量發展的重要舉措。加快建設一批華龍一號等核電機組,能夠擴大有效投資、優化能源結構,帶動核工業完整產業鏈和相關產業優化升級。中核集團將積極擴大開放合作,推動自主核電品牌加快“走出去”,加快形成國內國際兩個市場、兩種資源高效聯動、互為促進的發展格局。(撰稿:王莉 盛安陵 李曉翔)

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