核電作為典型的“大國(guó)重器”,是一個(gè)國(guó)家工業(yè)體系的綜合實(shí)力體現(xiàn)。如何使我國(guó)從核電大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)楹穗姀?qiáng)國(guó),是一代又一代核電人不斷思考的難題,而研發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電技術(shù),則是一代又一代核電人為之奮斗的夢(mèng)想!二十世紀(jì)九十年代,中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院(以下簡(jiǎn)稱“核動(dòng)力院”)在完成我國(guó)首座自主研發(fā)設(shè)計(jì)的60萬(wàn)千瓦核電站——秦山二期工程的基礎(chǔ)上,即啟動(dòng)了自主百萬(wàn)千瓦核電技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)工作,并在1997年提出了“華龍一號(hào)”誕生的源頭和核心技術(shù)基礎(chǔ)——177堆芯方案。
2012年1月,基于福島核事故經(jīng)驗(yàn)反饋以及三代核電技術(shù)的更高更嚴(yán)的安全要求,中核集團(tuán)在CP1000的基礎(chǔ)上啟動(dòng)自主三代核電技術(shù)ACP1000(“華龍一號(hào)”)研發(fā)工作,并將福清核電5號(hào)機(jī)組作為“華龍一號(hào)”的國(guó)內(nèi)首堆示范工程。自此,作為中核集團(tuán)占領(lǐng)核電技術(shù)制高點(diǎn)的重要標(biāo)志性工程,“華龍一號(hào)”肩負(fù)起帶動(dòng)核電相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)提升、真正樹立我國(guó)自主核電品牌、實(shí)現(xiàn)核電“走出去”目標(biāo)的使命。
按照中核集團(tuán)分工,核動(dòng)力院負(fù)責(zé)核電站“心臟”部分——即反應(yīng)堆及反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)和設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì)工作,直接關(guān)系著核電站的技術(shù)水平和核安全。面對(duì)如此重?fù)?dān),如何在短時(shí)間內(nèi)組織各專業(yè)人員開展創(chuàng)新研發(fā)并圓滿完成集團(tuán)下達(dá)的科研任務(wù),成為大家面對(duì)的首要任務(wù)。
面對(duì)新的局勢(shì),核動(dòng)力院打破以往所與所之間的界限,成立了以主管副院長(zhǎng)直接領(lǐng)導(dǎo)的ACP1000(“華龍一號(hào)”)項(xiàng)目部,整合院內(nèi)核電技術(shù)研發(fā)相關(guān)的各部門資源,集中主要的專業(yè)總師和科室技術(shù)骨干,組成“中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院自主三代核電技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人劉昌文為項(xiàng)目總設(shè)計(jì)師,是國(guó)內(nèi)核電行業(yè)的知名專家。劉昌文1991年從上海交大畢業(yè)到核動(dòng)力院工作,在核反應(yīng)堆熱工水力與安全分析領(lǐng)域深耕二十余年。作為創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人,劉昌文主導(dǎo)實(shí)施“177堆芯”設(shè)計(jì)方案和“能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合”的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,在自主三代核電技術(shù)總體技術(shù)方案、技術(shù)參數(shù)和重大技術(shù)改進(jìn)的確定和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,主持解決了大量的科研難題和工程問(wèn)題?!啊A龍一號(hào)’遇到的困難太多了,就像爬山?!痹谝淮斡浾咴L談中,劉昌文笑著說(shuō),“爬到山頂上回頭一看,才發(fā)現(xiàn)爬了這么高,還真的不容易,但過(guò)程中只是一門心思不斷前進(jìn)?!?/p>
“華龍一號(hào)”設(shè)計(jì)研發(fā)任務(wù)重、時(shí)間緊、人力資源壓力大,一邊科研,一邊還要進(jìn)行工程設(shè)計(jì),對(duì)項(xiàng)目管理和科研設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)均是前所未有的巨大的壓力和挑戰(zhàn)。作為創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的老大姐、老大哥,蒲小芬副總師和冷貴君副總師既是各自專業(yè)領(lǐng)域的負(fù)責(zé)人,同時(shí)又承擔(dān)著項(xiàng)目管理的職責(zé),肩負(fù)雙重重任。搶時(shí)間、趕進(jìn)度、“5+2”“白加黑”成為工作常態(tài)。在他們的帶領(lǐng)下,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)每一項(xiàng)科研都進(jìn)行了精心策劃,梳理每個(gè)科研項(xiàng)目的進(jìn)度及相互邏輯關(guān)系與內(nèi)外部接口;每周召開項(xiàng)目例會(huì),梳理每個(gè)科研專題的進(jìn)展情況、存在的問(wèn)題、需要內(nèi)外部協(xié)調(diào)的事宜。由于科研設(shè)計(jì)難度非常大,需要協(xié)調(diào)的事項(xiàng)也很繁雜,高峰時(shí)一天內(nèi)會(huì)議密度能達(dá)到5次之多,整個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)承受著超強(qiáng)的壓力和工作強(qiáng)度。僅在2011年和2012年,形成會(huì)議紀(jì)要的ACP1000科研專題討論會(huì)就達(dá)400多次,臨時(shí)性的“站會(huì)”“頭腦風(fēng)暴”更是不計(jì)其數(shù)。
安全是核電發(fā)展的生命線,核電站的設(shè)計(jì)在安全目標(biāo)上有非常嚴(yán)格的掌控。在ACP1000(“華龍一號(hào)”)的研發(fā)過(guò)程中,每一處細(xì)節(jié)都是為了追求更安全、更先進(jìn),飽含著技術(shù)人員的努力。例如,在事故后操縱員不干預(yù)時(shí)間指標(biāo)上,以往的核電站一旦發(fā)生事故,要求操縱員10分鐘之內(nèi)必須進(jìn)行事故干預(yù)。ACP1000(“華龍一號(hào)”)在設(shè)計(jì)時(shí),為了給操縱員更靈活的時(shí)間,減少人因?qū)穗姀S運(yùn)行的影響,將干預(yù)時(shí)間延長(zhǎng)到了30分鐘。這短短的20分鐘背后,代表著多個(gè)專業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新?!半m然國(guó)家核安全法規(guī)對(duì)此并沒(méi)有明確規(guī)定,但因?yàn)檫@是三代核電站必須具備的特征,所以,我們也就理所當(dāng)然地‘必須’開展?!眻F(tuán)隊(duì)帶頭人劉昌文說(shuō),“歷史會(huì)證明,我們做的這項(xiàng)工作是非常有意義的,而且值得我們一生驕傲?!贝隧?xiàng)創(chuàng)新改進(jìn)無(wú)任何技術(shù)資料可供參考,團(tuán)隊(duì)成員自食其力,對(duì)各種假想事故的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行清理、討論、確認(rèn),提出改進(jìn)措施,進(jìn)行理論計(jì)算……如此循環(huán)反復(fù),不斷發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題,一點(diǎn)點(diǎn)向前推進(jìn)。針對(duì)其中的一個(gè)假想事故——蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故,在滿足30分鐘要求的同時(shí),必須同時(shí)確保蒸汽發(fā)生器不滿溢。面對(duì)這一難啃的骨頭,團(tuán)隊(duì)在一年多的攻關(guān)過(guò)程中,大膽創(chuàng)新,提出了各種可能的解決方案,“如何使核反應(yīng)堆在事故過(guò)程中得到有效冷卻”“如何使蒸汽發(fā)生器的補(bǔ)水既要足夠又不能過(guò)多”……在方案論證工作的高峰期,需要開展大量的計(jì)算分析工作,這曾引起了單位內(nèi)部的“矛盾”:有其它部門同事反映,最近單位的服務(wù)器總是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),CPU資源完全被占用,已經(jīng)無(wú)法開展工作。經(jīng)過(guò)大家核對(duì),發(fā)現(xiàn)是“華龍一號(hào)”團(tuán)隊(duì)技術(shù)人員在開展攻關(guān),計(jì)算工作一天24小時(shí)、一周七天不停歇地進(jìn)行,其他同事完全沒(méi)辦法插隊(duì)利用服務(wù)器。經(jīng)過(guò)一百多種方案的理論計(jì)算,終于順利攻關(guān)。這一過(guò)程也讓大家更深地體會(huì)到在大國(guó)重器的研發(fā)中,真正的核心技術(shù)是買不來(lái)的,必須依靠自主創(chuàng)新。
研發(fā)過(guò)程中,類似的例子還有許多。為掌握完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),核動(dòng)力院圍繞核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng),先后完成了包括二次側(cè)非能動(dòng)余熱排出試驗(yàn)、堆腔注水冷卻試驗(yàn)、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)抗震試驗(yàn)、堆內(nèi)構(gòu)件流致振動(dòng)試驗(yàn)等多項(xiàng)核心試驗(yàn),完成先進(jìn)堆芯測(cè)量系統(tǒng)、ML-B型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、ZH-65蒸汽發(fā)生器等關(guān)鍵設(shè)備的攻關(guān)。聚沙成塔、集腋成裘,ACP1000(“華龍一號(hào)”)攻克數(shù)十項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù),使核電廠具有完善的應(yīng)對(duì)嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解措施,實(shí)現(xiàn)了各個(gè)指標(biāo)的跨越,安全指標(biāo)達(dá)到了世界先進(jìn)水平,整個(gè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)共申請(qǐng)國(guó)家專利200多項(xiàng)。此外,團(tuán)隊(duì)還積極結(jié)合“產(chǎn)學(xué)研”,與高校、制造商密切合作,開展了各項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備的研制試制工作。這也使得“華龍一號(hào)”首堆的設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)85%。
最終,ACP1000(“華龍一號(hào)”)設(shè)計(jì)先后通過(guò)了國(guó)家核安全局、電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)組織的設(shè)計(jì)評(píng)審。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)在其GRSR審查報(bào)告結(jié)論中給出了高度評(píng)價(jià):ACP1000核電廠設(shè)計(jì)方案考慮了目前階段所能獲得的日本福島核事故的經(jīng)驗(yàn)反饋,具有完善的嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施,能夠滿足我國(guó)最新核安全法規(guī)的要求。與目前國(guó)際上新開發(fā)的一些先進(jìn)核電廠的設(shè)計(jì)方案比較,ACP1000的設(shè)計(jì)方案已達(dá)到同等水平。2019年,中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院自主三代核電技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)榮獲中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)年度“創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)”稱號(hào)。
核動(dòng)力院自主三代核電技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)完成的三代核電(ACP1000)反應(yīng)堆及一回路系統(tǒng)是“華龍一號(hào)”的核心組成部分?!叭A龍一號(hào)”的研制成功受到了黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視,在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了強(qiáng)烈的社會(huì)效應(yīng)?!叭A龍一號(hào)”反應(yīng)堆及一回路系統(tǒng)項(xiàng)目研發(fā)促成CF燃料組件、蒸汽發(fā)生器、壓力容器、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等核電高端產(chǎn)業(yè)研發(fā),增強(qiáng)了核電裝備體系的優(yōu)化升級(jí),突破了我國(guó)核電“卡脖子”的技術(shù)瓶頸。采用“華龍一號(hào)”設(shè)計(jì)技術(shù)的福清核電5、6號(hào)項(xiàng)目和巴基斯坦K2、K3項(xiàng)目已在2015年先后開工建設(shè)。目前海內(nèi)外項(xiàng)目皆進(jìn)展順利,打破了國(guó)際核電業(yè)“首堆必拖延”的魔咒,“華龍一號(hào)”全球首堆福清核電5號(hào)機(jī)組更是預(yù)計(jì)將在2020年實(shí)現(xiàn)裝料。
在核電技術(shù)“走出去”的大背景下,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電“華龍一號(hào)”已昂首邁入國(guó)際核電市場(chǎng)。在與國(guó)內(nèi)以及國(guó)際核電研發(fā)單位的競(jìng)爭(zhēng)壓力下,核動(dòng)力院將堅(jiān)持不斷發(fā)展世界一流水平的核電技術(shù),打造屬于核動(dòng)力院的核電名牌,持續(xù)提升在國(guó)內(nèi)以及國(guó)際核電市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。這一切成果的取得,無(wú)不凝聚著項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)每一位成員的艱辛付出,它將帶著新時(shí)代的中國(guó)制造精神,飛向?qū)儆谒氖澜缥枧_(tái)!