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自主设计唱响核电发展主旋律

发布时间:2019-10-12 20:36:24

自主设计:唱响核电发展主旋律

编者按:

在核电发展中,设计的作用举足轻重。

就一座核电站的建设而言,设计就像一条红线,贯穿于从立项、选址、可行性研究、设备采购、招标、建设直到电站运行的每一个环节。没有自主设计,就谈不上自主建造。可以说,设计是核电站的灵魂。

党中央早就确定了核电发展“以我为主,中外合作”的方针,实践一再证明了这一方针的正确性。胡锦涛总书记曾指出,核电是高技术的战略产业。实践证明,高技术特别是核心技术拿钱是买不来的。要继续坚持以我为主

,这是发展核电的必由之路。十六届五中全会提出,要通过自主创新,进一步转变经济增长方式,推进产业结构调整和优化升级。

中外合作的目的是引进技术,建成学会,基本点落在“以我为主”上。只有做到“以我为主”,进行亲身实践,才能真正做到“中外合作”,才能学到国外的先进技术。“以我为主”的核心是“自主设计”。只有“自主设计”,才能承担工程的技术,才能实现设备分散采购和设备国产化,才能实现今后的技术改造和优化。

创新是一个民族进步的动力和源泉。在目前国际核电市场竞争激烈的形势下,只有实现了自主设计,才能真正在核电发展中占据主导地位,才能不受制于人,才能不断提高自主创新能力。

11月26日,在成都召开的中国核动力研究设计院40周年庆典大会上,两位同属中国核工业集团公司、在核电领域并肩奋战多年的老朋友——杨岐和李永江见面了。杨岐是核动力院的前任院长,李永江是秦山二期核电公司的董事长。杨岐任核动力院院长的时候,正是秦山二期核电站工程建设的关键时期

李永江握着杨岐的手,对他说:“感谢你啊老朋友,感谢你们在很多场合宣传、夸奖秦山二期核电站。”杨岐说:“秦山二期核电站是咱们的孩子,不值一谢。”他心想,我们是核电站的亲妈,你们应该是继母,谈得上感谢吗?

“亲妈”与“继母”虽是个玩笑式的比喻,但却在一定程度上点出了核电站设计、建设与运营之间的关系。核电站从无到有,“十月怀胎”,首先是在设计者的手中一点一滴地孕育、成熟、长大的。经过建造,孩子出生了,交到了核电站业主的手中,就和设计院没有了关系。设计的重要作用也常常被人们忽略。

“中国堆谷”声名远播

核电站与一般电站的根本区别在于核岛,而核岛的关键在于核反应堆和主冷却剂系统。

承担秦山二期核电站核反应堆及主冷却剂系统设计任务的就是中国核动力研究设计院。

在核电领域,核动力院的名声可谓响遏行云。核动力院是我国唯一的核动力大型综合性基地,主要从事核反应堆工程研究、设计、试验、运行及小批量生产。

上世纪70年代,中国核动力研究设计院自行设计、建造了我国第一座压水型核动力反应堆,打破了帝国主义的封锁和核讹诈。

80年代,自行设计和建成了中子能量居亚洲第一、世界第三的高通量工程实验堆,它是我国开展核动力技术研究的大型实验堆,为国防建设和经济建设做出了重要贡献。

90年代,成功建成了我国首座脉冲型反应堆,打破了美国对该项技术的独家垄断,成为世界上第二个掌握这一技术的国家。

2002年,自主设计的秦山核电二期核电站1号机组投入使用,核电站特别是反应堆及主冷却剂系统运行情况良好,为我国核电自主化的重大跨越做出了历史性贡献

,标志着我国已基本具备百万千瓦级核电科研设计的能力。

由于这些突出的成就,核动力院被盛誉为“中国核动力工程的摇篮”,又被称为“中国堆谷”。

“中国堆谷”的研究者们通过竞标获得了秦山二期核电站核反应堆及主冷却剂系统的设计任务。在中国核动力院报刊登的《往昔岁月——讲述我们自己的故事》栏目中,读到一段关于秦山二期投标经过的回忆:

1988年,国家决定对秦山二期核电站的工程设计任务,采取招标的竞争方式确定承包单位。在当时市场经济体制尚不完备,计划经济在人们头脑中还占有一席之地的时候,有单位认为招标只是走走形式而已,最终任务还是会通过分配的形式落实到单位。但随着招标会的进程向前推进,天平开始向核动力院、倾斜,中标的呼声也越来越高。经过最终的陈述、答辩,核动力院以绝对的分数优势在反应堆及主冷却剂系统这一设计标段中胜出,一举中标。

核动力院副院长黄学清说,秦山二期工程投标成功,在核动力院历史上具有积极而深远的意义,它不仅为核动力院引进了大量的核电先进技术,同时还稳定和造就了一支核电研究设计的精英队伍,这是我们进入核电领域的第一个重大工程任务。

秦山二期核电站最值得骄傲的是设计

秦山核电二期工程1号机组自1996年第一罐混凝土浇注以来,经过6年建设,提前或按计划实现了重大节点目标:2001年12月28日反应堆首次临界;2002年2月6日并发电;2002年3月31日达到满功率;2002年4月15日投入商业运行。1号机组投运以来保持稳定运行。这是继秦山核电站实现祖国大陆核电零的突破后,我国核电发展新的里程碑,实现了我国自主建设商用核电站的重大跨越。

1、 2号机组经过连续运行,取得了良好的业绩。实践证明:我国首台600MW核电机组的设计是成功的,具有较高的安全技术性能和经济性能,工程质量是好的。核反应堆热工安全余量加大,反应堆寿期延长,达到了目前国际上核电站反应堆设计的相应水平,部分性能指标接近或达到发达国家为新建核电站制定的《用户要求文件》(URD)的要求。1330美元/KW的比投资是目前世界上几十座在建和已建成核电机组中造价较低的。这些特性正受到国际核工业界的广泛关注。

今天,秦山二期核电站以其骄人业绩赢得了许多赞誉:它实现了我国核电国产化的重大跨越,是中国人的骄傲。

中国核动力研究设计院原院长杨岐说,秦山二期最值得骄傲的是设计,没有自主设计,就没有自主建造、自主运营、自主管理。

秦山核电二期工程采用国际标准,遵循“以我为主,中外合作”的建设方针。核电站技术方案、总体参数的选定和工程设计都是自主进行的。重大科技开发和实验验证主要依靠中国核动力研究设计院核动力实验基地。在以我为主的前提下,以大亚湾核电站作为设计参考,引进国外设计资料和软件,对设计中的难点进行国际咨询。

“以我为主”的核心是自主设计

中国核动力研究设计院承担了秦山核电二期工程反应堆及反应堆冷却剂系统和相关仪表控制系统的设计任务。设计工作先后经历了方案设计、初步设计和施工设计三个阶段。包括总体设计、堆芯设计、系统设计、机械设备设计、工厂设计和安全分析。从开始到完工,共完成方案设计文件83份,初步设计文件367份,施工设计文件2000余份。

核动力院副院长黄学清说,秦山二期核电站的设计尽管以大亚湾核电站为参考,但需要将三个环路改为两个环路,还要考虑改进与提高,因而基本上是全新的堆芯设计、全新的环路布置设计和不同的反应堆主设备设计。秦山二期核电站的反应堆堆芯采用121组燃料组件,降低了平均线功率密度;反应堆热工安全余量大于15%,满足了URD的要求

。增大了专设安全系统的可靠性和容量,加大了安全壳空间,提高了缓解事故后果的能力;增大了堆内构件与压力容器之间的水层厚度,减少了快中子注量对压力容器的辐照损伤,延长了反应堆压力容器的工作寿期;增大了稳压器的比容积,在反应堆压力容器上增设2个直接安全注入口,提高了安全性、可靠性。

在自主设计的基础上,吸取了在集成电路和计算机技术方面取得的成果,成功开发了采用集成电路的反应堆保护系统和控制棒棒位系统。

从1号机组的759项调试试验结果和并发电后运行情况看,秦山核电二期工程的设计是成功的。在100%堆功率情况下,电功率达到670MW,各项指标达到或优于设计值。堆芯临界硼浓度、控制棒当量、堆芯功率分布等的实测值与理论计算值符合得非常好,精度达到国际先进水平。

试验研究与开发是自主设计、技术改进和创新的基础

秦山二期反应堆和主冷却剂系统是引进技术消化再创新的结果。

遵照江泽民同志关于“今后我们还是要自己搞核电设备,不能老是买下去”的指示,中国核动力研究设计院兴建了15个具有国际水平的综合实验台架,为秦山核电二期工程反应堆进行了反应堆整体水力模拟试验、反应堆堆内构件流致振动试验、反应堆控制棒驱动线冷态对中和驱动机构热态综合试验、反应堆控制棒驱动线抗震试验等9大项科研与试验验证以及反应堆保护系统等关键设备工程样机研制。

秦山二期核电站的主系统从大亚湾核电站的三环路改为两环路后,反应堆压力容器内径变小,堆内构件总体结构发生较大变化,冷却剂流动特性也发生了变化。针对这些变化,按照国际标准的要求,进行了1∶4整体水力模拟试验和1∶5堆内构件流致振动试验这两大综合性设计验证试验。在机组调试阶段又进行了堆内构件流致振动现场实测。实测结果再次证明了秦山核电二期工程堆内构件设计的合理性。在任何实测工况下,流体造成的振幅较小,抗高频振动疲劳的安全因子很大,满足有关安全要求。

在控制棒驱动机构研制的10年中,开展了包括各种错对中、落棒、抗震、热态综合考验等试验,完成了850万步寿命考验,远超过核电站设计要求,实现了控制棒驱动机构的自主设计和国内制造。

杨岐说,这些试验研究项目,不仅帮助我们消化吸收了引进技术,为设计提供了可靠的、优化的设计输入,对设计结果进行了工程验证,为修改设计提供了依据,而且为核安全评审提供了佐证,为自主创新奠定了基础。这些充分说明,要达到自主设计的目标,关键的试验研究与开发是必不可少的。

秦山核电二期工程的建成,增强了我国自主发展核电的能力,为自主设计建造百万千瓦级核电站奠定了坚实的基础。中国核动力研究设计院也因此取得了设计300MW一个标准环路压水堆核电站的业绩和经验,掌握了大量设计技术和试验研究手段,锻炼并形成了一支具有创新精神、创新能力的核电科研开发和设计队伍。(王一娟)

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