创新奉献勇攀高峰(2)
如今,在秦山一期核反应堆正对面的山麓上,仍可以看到一块刻着“秦山春晓”四个大字的石碑。“这是我国核电工作者记录历史的方式,秦山核电站就像一支‘报春曲’,我国核电事业迎来春天。”中核集团秦山核电党委书记、董事长黄潜说。
“华龙一号”引领我国核电技术水平和综合实力跻身世界第一方阵
2021年1月30日,我国自主研发的三代核电技术、全球第一台“华龙一号”核电机组——福建福清核电5号机组投入商业运行。从核岛浇灌第一罐混凝土到商业运行,“华龙一号”仅用时68.7个月,是唯一按期建成的全球三代核电首堆。
“华龙一号”实现了几代核电工作者的梦想,其中就包括中核集团“华龙一号”总设计师、首席专家邢继。30年来,邢继几乎参与了我国所有的核电站建设,这使他对掌握关键技术的重要性和紧迫性有着更深刻的认识:“上世纪80年代末,我国建设大陆第一座百万千瓦级大型商业核电站时,不仅主要设备不能由国内提供,甚至连核电建设的基础材料国内也供应不了,满足核电站要求的钢筋混凝土都只能进口。我们都憋着一股子劲,一定要研制出自主百万千瓦级核电技术。”
核电站是迄今为止最为复杂的能源系统,而“华龙一号”首堆涉及70多个专业领域、80多个构筑物、360多个系统,工程设计图纸在20万张以上。每一个细节的创新,都对设计、采购、施工、调试、核安全等各个环节提出了更高的要求。要想实现整体升级,必须在全球范围内汲取经验,加强合作。
“华龙一号”研发之初,邢继带领“华龙一号”大团队搭建了“全球化政产学研用”高效协同创新研发平台,有效整合技术资源,实现优势互补。在总结我国30余年核电科研设计、建造和管理经验的基础上,最终形成了汇集“最高的安全标准、177堆芯、双层安全壳、能动与非能动安全系统、抗震能力、抗大飞机撞击能力”等多项重大技术改进的自主百万千瓦级三代核电技术——“华龙一号”。
堆芯核电研发涉及336个系统、25个学科,计算量超乎想象;蒸汽发生器有5835根管,几乎没有一根完全相同,还要顺利穿过9层支撑板;穹顶直径46.8米,钢衬里厚度仅为6毫米,吊装时要精准落入核岛顶部最窄处只有10毫米宽的导向槽……一个个看似“不可能完成的任务”,摆在了“华龙一号”团队面前。
核电站设计,最重要的就是堆芯。上世纪90年代,在完成自主研发设计60万千瓦的秦山二期核电工程后,中核集团立即启动自主百万千瓦级核电技术的研发攻关项目,并于1996年提出了177堆芯的方案,不仅将核电机组的发电功率提升5%至10%,也大大增强了核电站的安全性。这是“华龙一号”诞生的源头和关键技术的基础。
“包裹核燃料的金属材料,被称为锆合金。我们刚开始做研发的时候,国内没有一条完整的生产线。”中核集团CF燃料总设计师焦拥军回忆。经过十几年的技术攻关,科研人员进行了上千次的试验,终于成功研制出具有自主知识产权的N36锆合金。随后,研发团队陆续攻克了临界热流密度试验、堆内辐照考验等系列难关,CF系列核燃料元件实现了自主化和工业化应用。