2016年11月,由中核集團(tuán)中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院自主研發(fā)設(shè)計(jì)的“華龍一號(hào)”示范工程全球首臺(tái)蒸汽發(fā)生器研制成功;2017年4月,“華龍一號(hào)”反應(yīng)堆壓力容器完成出廠前考驗(yàn),同月,“華龍一號(hào)”核電廠安全級(jí)DCS平臺(tái)“龍鱗”系統(tǒng)通過專家審查,達(dá)到技術(shù)成熟度等級(jí)要求;2017年7月,三代核電棒控棒位系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)束,標(biāo)志著我國具備了三代核電該系統(tǒng)全套供貨能力……捷報(bào)一個(gè)個(gè)傳來,在關(guān)鍵設(shè)備自主化這條道路上,核動(dòng)力院人用一個(gè)又一個(gè)烙印上“中核”標(biāo)簽的成果,推動(dòng)我國自主化三代核電設(shè)備制造進(jìn)入新篇章。
從知其然到知其所以然
在核電站所有主設(shè)備中,蒸汽發(fā)生器重量最重、造價(jià)最高,是最重要的主設(shè)備之一。但是由于其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及熱工水力條件復(fù)雜,涉及的專業(yè)面廣、技術(shù)集成度高、需要驗(yàn)證的試驗(yàn)多,直到2011年,國內(nèi)仍然沒有突破大型核電站蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。“十二五”期間,核動(dòng)力院將“具有完整的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)集成供貨能力”作為發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo)。2011年年底,核動(dòng)力院成立了院級(jí)“核電站項(xiàng)目蒸汽發(fā)生器自主設(shè)計(jì)攻關(guān)組”,由主管院領(lǐng)導(dǎo)直接領(lǐng)導(dǎo),整合院內(nèi)資源,對(duì)蒸汽發(fā)生器自主設(shè)計(jì)進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)。
“以前我們做的僅僅是國外的復(fù)制、翻版,雖然完成了二代加核電技術(shù)蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì),但只能說是知其然。只有自主設(shè)計(jì),從源頭做起,掌握核心技術(shù),才能知其所以然!”核動(dòng)力院設(shè)計(jì)所三室主任黃偉告訴記者。為此,核動(dòng)力院3個(gè)主體所、近20個(gè)專業(yè)投入到了設(shè)計(jì)攻關(guān)工作中。為保證設(shè)計(jì)、試驗(yàn)各項(xiàng)工作按時(shí)推進(jìn),從確認(rèn)實(shí)驗(yàn)參數(shù)到制定合格指標(biāo),從搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)架到完成試驗(yàn)驗(yàn)證,從原材料自主供貨到大型鍛件研制,攻關(guān)組人員廢寢忘食、不知疲倦,逐個(gè)攻破。歷時(shí)6年,攻關(guān)組最終突破國外技術(shù)壟斷,在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)蒸汽發(fā)生器的綜合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
九層之臺(tái),起于累土。黃偉告訴記者:“成功不是一蹴而就的。正是靠著院里50余年的工程經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)積累,形成的一批設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),以及先進(jìn)的試驗(yàn)設(shè)施、高效的項(xiàng)目管理水平,蒸汽發(fā)生器自主化設(shè)計(jì)才能有條不紊地按計(jì)劃完成。”
厚積薄發(fā),核動(dòng)力院在近幾年的設(shè)備國產(chǎn)化過程中,快速實(shí)現(xiàn)了眾多重大跨越:在核電主管道方面,經(jīng)過多年攻關(guān),核動(dòng)力院已經(jīng)掌握了鍛造主管道的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)的核心技術(shù),獲得了多項(xiàng)專利;在核電閥門方面,掌握了核島關(guān)鍵閥門設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)及鑒定的核心技術(shù),突破了國外封鎖;院里研制的核電廠安全級(jí)DCS系統(tǒng)已經(jīng)正式供貨國內(nèi)市場(chǎng)……
展現(xiàn)中國制造的新高度
控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為反應(yīng)堆中唯一運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵設(shè)備,承擔(dān)著反應(yīng)堆的啟動(dòng)、功率調(diào)節(jié)、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能,其設(shè)備性能直接關(guān)系到反應(yīng)堆運(yùn)行的安全性和可靠性。上世紀(jì)90年代,國際上僅有西屋和阿海琺兩家核電巨頭掌握了設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵技術(shù)。由于技術(shù)封鎖,我國只能進(jìn)口設(shè)備而不能掌握關(guān)鍵技術(shù)。
“這也說明核心技術(shù)是買不來的,唯有通過自己的研究開發(fā),才能形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電設(shè)備品牌。”核動(dòng)力院設(shè)計(jì)所二室副主任余志偉的話擲地有聲。于是,早在秦山二期核電站建設(shè)期間,核動(dòng)力院就開展了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的研制。通過5年研究,院里成功研發(fā)了ML-A型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),性能達(dá)到國際同期核電站用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的先進(jìn)水平。
進(jìn)入新世紀(jì),為了實(shí)現(xiàn)我國自主研發(fā)設(shè)計(jì)的三代核電技術(shù)“華龍一號(hào)”更長(zhǎng)的設(shè)計(jì)壽命、更高的抗震等級(jí)、更高的可靠性等設(shè)計(jì)指標(biāo),助力“華龍一號(hào)”走出去,核動(dòng)力院人又開展了新一輪的創(chuàng)新——研制適用于三代核電站的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。凝心聚力,攻堅(jiān)克難。核動(dòng)力院人立足前沿科技,進(jìn)行攻關(guān),最終成功研制出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ML-B型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
“控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱態(tài)運(yùn)行壽命及抗震能力是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),現(xiàn)在我們自主研制的ML-B型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已成功通過1500萬步(約合100年)的熱態(tài)壽命以及0.3g的抗震試驗(yàn)驗(yàn)證,創(chuàng)造了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的世界紀(jì)錄,處于世界領(lǐng)先水平。”說到這里,余志偉的激動(dòng)之情溢于言表。除此之外,核動(dòng)力院還具備了自主研發(fā)、自主設(shè)計(jì)、自主試驗(yàn)和自主制造各種類型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的能力,能夠滿足各種用途的反應(yīng)堆需求。
同樣,在反應(yīng)堆壓力容器C型密封環(huán)的研制中,為了打破國外壟斷,降低中國核電站運(yùn)行的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),從2007年開始,核動(dòng)力院和寧波天生密封件有限公司攜手進(jìn)行C形密封環(huán)的國產(chǎn)化研制工作,歷時(shí)近10年,最終實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)C形密封環(huán)的實(shí)堆運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的國產(chǎn)化商用,為我國核電站安全運(yùn)行建立了一道堅(jiān)實(shí)的防線!
“我們制造,帶來繁榮與成長(zhǎng);我們創(chuàng)造,走向自主和強(qiáng)大。”在核電關(guān)鍵設(shè)備自主創(chuàng)新道路上,核工業(yè)人用自主化、系列化的產(chǎn)品,創(chuàng)造了中國制造新的高度,也彰顯著從核大國邁向核強(qiáng)國的決心。
帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈 助力制造業(yè)升級(jí)
核電是我國“走出去”的一張國家名片。核電關(guān)鍵設(shè)備的研制與生產(chǎn)涉及材料學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)等眾多基礎(chǔ)學(xué)科,隨著核電關(guān)鍵設(shè)備的研制成功,我國核電具有自主創(chuàng)新能力和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。
黃偉告訴記者:“核電主管道的制造和檢驗(yàn)要求非常高,在主管道研制過程中,核動(dòng)力院和國內(nèi)的供貨商針對(duì)大型不銹鋼鍛件的冶煉、鍛造、加工及彎制成型等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了大量的試制和試驗(yàn)。主管道研發(fā)成功,也意味著國內(nèi)供貨商已經(jīng)掌握了此類關(guān)鍵技術(shù)。”
據(jù)了解,除了在“華龍一號(hào)”的核電設(shè)備研制過程中,核動(dòng)力院與國內(nèi)核電裝備制造企業(yè)通過共同努力,完成了自主三代核電站關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵部件、關(guān)鍵材料等的自主研發(fā)外,同時(shí),在模塊化小型堆關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)中,該院還牽頭聯(lián)合國內(nèi)20余家單位,開展了12項(xiàng)主設(shè)備攻關(guān),實(shí)現(xiàn)主設(shè)備全部自主化。目前,該院已實(shí)現(xiàn)了40余種不同核電關(guān)鍵設(shè)備在國內(nèi)所有在建在役核電廠的供貨,在產(chǎn)品供貨方面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值30多億元。核電設(shè)備自主化產(chǎn)生的輻射作用正在帶動(dòng)工業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)。而隨著越來越多核電關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化,核動(dòng)力院將和國內(nèi)設(shè)備供應(yīng)商一同成長(zhǎng),助力制造業(yè)升級(jí),用“中核夢(mèng)”助推中國夢(mèng)。