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“國和一號”:樹三代核電自主創(chuàng)新標桿

發(fā)布時間:2022-03-09 17:30:00來源: 科技日報

 

  風雨十二載,“國和一號”通過產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新,成功打破多項材料及設備制造技術(shù)壟斷,關(guān)鍵設備材料全部實現(xiàn)自主化設計和國產(chǎn)化制造,性能達到國際領(lǐng)先水平。我國三代核電自主創(chuàng)新體系和產(chǎn)業(yè)鏈供應體系的建成,標志著我國核電技術(shù)實現(xiàn)了從“二代”到“三代”的跨越,已具備先進核電自主化、批量化、規(guī)?;ㄔO能力。

  ◎?qū)嵙曈浾?孫 瑜 記者 陳 瑜

  2月28日,“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟成立大會暨首屆會員大會在上海舉行。

  在“國和一號”示范工程按計劃穩(wěn)步推進的同時,“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟的成立,被視為進一步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈自立自強、自主可控的重要舉措。

  “國和一號”是我國在引進消化吸收三代非能動壓水堆核電技術(shù)的基礎上,通過大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站國家科技重大專項開發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型先進壓水堆核電型號。

  2008年,“國和一號”(又名CAP1400)研發(fā)工作正式啟動。歷時12年,國家電力投資集團有限公司作為牽頭單位,組織全國600多家單位、31000余名技術(shù)人員參與,累計形成知識產(chǎn)權(quán)成果超7611項,建成了我國三代核電自主創(chuàng)新體系和產(chǎn)業(yè)鏈供應體系,標志著我國核電技術(shù)實現(xiàn)了從“二代”到“三代”的跨越,具備先進核電自主化、批量化、規(guī)?;ㄔO能力。

  傳承“國之光榮”的三代核電

  1970年春節(jié)前,上海市領(lǐng)導向中央?yún)R報工作時,道出了當時上海面臨的嚴峻形勢:多家工廠由于缺電輪流停產(chǎn)。2月初,周恩來總理做出指示:從長遠來看,要解決上海和華東地區(qū)用電問題,要靠核電。

  核電,是利用原子核內(nèi)部蘊藏的能量產(chǎn)生電能。一顆原子核,直徑只有一根頭發(fā)絲的一億分之一,卻蘊藏著驚人能量。1千克的鈾235裂變以后產(chǎn)生的能量,大致相當于2700噸標準煤充分燃燒釋放的熱量。

  1970年2月8日,上海市組織傳達了周總理關(guān)于建設核電的指示精神并研究了落實措施,我國第一座核電站工程由此得名“728工程”。

  從“728工程”開始,我國核電已經(jīng)走過了50多年的奮進創(chuàng)新之路。

  “第一代核電技術(shù)主要是以實驗研究堆為主。第二代核電技術(shù)主要發(fā)展階段是20世紀60年代初到1979年以前,該階段技術(shù)建成的核電稱為二代?!眹译娏ν顿Y集團有限公司核能總工程師、“國和一號”總設計師鄭明光說,“美國三里島核事故發(fā)生后,全球?qū)穗姲踩恼J識進一步提升,先進核電國家針對核電設計、運行安全等方面進行了充分認識與分析評估,提出了一系列改進、增強安全性的措施,三代核電技術(shù)應運而生?!?/p>

  十余載打造大國重器

  然而首先擺在面前的,就是一個看似難以逾越的障礙——根據(jù)外方的合作協(xié)議,只有電功率超過135萬千瓦,我國才能擁有三代非能動核電的自主知識產(chǎn)權(quán)。

  “135萬千瓦,對非能動安全、主要設備來說是個‘大門檻’。不掌握核心技術(shù),這個‘大門檻’就過不去?!编嵜鞴庹f。

  以鄭明光為代表的技術(shù)團隊,對“國和一號”頂層設計方案進行了全局性的創(chuàng)新,包括增加鋼制安全殼的直徑和厚度以擴大核島空間,重新設計研制反應堆冷卻劑泵、蒸汽發(fā)生器、爆破閥和汽輪發(fā)電機,大幅度優(yōu)化主泵流量、主管道流通截面等,實現(xiàn)型號總體安全經(jīng)濟性能和效率的全面提升。

  一組數(shù)據(jù)能直觀反映“國和一號”緣何是名副其實的“國之重器”:單臺機組中,超過100噸的設備、模塊有30件左右,最大的模塊體積有5000多立方米,重達1400多噸;安全殼是個直徑40多米,高70多米的“大膠囊”,用5厘米厚左右的鋼板制成,每平方米可承受40噸以上的壓力;蒸汽發(fā)生器里面有1萬多根用于熱交換的U型管,總長超過300公里……

  科研人員為此付出了艱辛努力。

  晚上10時許,上海核工院的辦公樓里響起了悠揚的薩克斯音樂《回家》,工程設備所機械設備設計工程師陳宇清在電腦前置若罔聞,仍在細心地比對技術(shù)文件和圖紙。

  熟悉的夜晚,熟悉的音樂,熟悉的加班。

  2015年,陳宇清承擔起“國和一號”控制棒驅(qū)動線試驗的技術(shù)攻關(guān)任務。為保證試驗的準確性,任何外界,包括附近行駛車輛的干擾都要盡量避免。陳宇清帶頭從晚上8點鐘開始做試驗,直到凌晨3點鐘結(jié)束。

  看凌晨4點的上海,成了陳宇清的常態(tài)。他連續(xù)在試驗臺架處駐守了一個多月,最終圓滿完成任務,為三代核電控制棒驅(qū)動機構(gòu)自主設計奠定了堅實基礎。

  2016年2月,“國和一號”通過國內(nèi)聯(lián)合安全審評。同年4月,“國和一號”通過國際原子能機構(gòu)通用安全審評,獲得國際認可。

  類似的奮斗圖景,在“國和一號”科技攻關(guān)歷程中,發(fā)生了太多回。無數(shù)個“陳宇清”毫無怨言地付出了青春與熱血。

  為實現(xiàn)核電軟件自主化,國家電投中央研究院核電軟件中心和上海核工院組建的聯(lián)合團隊歷經(jīng)十余載攻關(guān),發(fā)布我國首套完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核電廠核設計與安全分析軟件COSINE工程測試版,得到行業(yè)普遍認可。

  設備設計出來后卻找不到能生產(chǎn)的廠家,也是一道大難題。其中,蒸汽發(fā)生器690U型管的研發(fā)生產(chǎn)就格外艱難。項目組最早想去國外采購,多次嘗試未果,干脆橫下心來自己做。一家能生產(chǎn)還不夠,要幾家都能做才行。

  “每一種設備、材料的技術(shù)開發(fā),都布局2至5家有競爭力與積極性的單位參與研制,我們從設計技術(shù)到制造技術(shù)與工藝來回多次迭代,引入競爭機制,用市場化的手段來推動相應的技術(shù)競爭,激發(fā)創(chuàng)新活力?!编嵜鞴飧嬖V科技日報記者。

  共同成長打造自主創(chuàng)新體系

  柴多火旺,力眾海移。

  一重、二重、沈鼓、哈電、上海電氣、東方電氣、中船重工、中航工業(yè)、寶鋼、鞍鋼……一大批身經(jīng)百戰(zhàn)的老牌“國家隊”選手,和上上電纜、寧波天生等民企加入進來,錨定100%國產(chǎn)化,扛起重任。

  通過產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新,“國和一號”成功打破多項材料及設備制造技術(shù)壟斷,主泵、爆破閥、反應堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、反應堆本體及一體化堆頂組件、大鍛件、核級鋯材、690U型管等關(guān)鍵設備材料全部實現(xiàn)自主化設計和國產(chǎn)化制造,性能達到國際領(lǐng)先水平。

  全球最大功率的蒸汽發(fā)生器、全球最大規(guī)格的爆破閥……一個個用“全球之最”來形容的高精尖設備,被烙上“中國印”、蓋上“中國籍”。

  通過設計工作牽引制造企業(yè)能力提升,又通過制造過程的經(jīng)驗反饋反哺設計水平提高,在相互作用、共同成長中,“國和一號”建成了先進的三代核電自主創(chuàng)新體系和產(chǎn)業(yè)鏈供應體系。鄭明光表示,到2023年,“國和一號”將全面實現(xiàn)100%設備國產(chǎn)化能力,到2025年,建成“技術(shù)上最先進最安全、裝備上完全自主可控、經(jīng)濟上有顯著競爭優(yōu)勢”的三代核電產(chǎn)業(yè)鏈。

(責編: 常邦麗)

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