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基层特稿

国核工程:三代核电 十年铸剑
来源:国核工程作者:日期:18.10.12

  2018年10月11日,三门1号机组临时验收签字见证活动在三门举行,标志该机组所有合同设备运行正常,性能保证值达到了合同约定,可靠性满足设计要求。三门1号机组是我国三代核电技术引进的首堆项目,肩负重大历史使命,自诞生之日起便受到行业内外的广泛关注。

  时钟拨到本世纪初,行进在快速崛起道路上的中国,经济的高速发展与能源供应的矛盾日益凸显,能源结构的调整,势在必行。

  2003年至2007年,党中央经过广泛听取意见、深入研究,做出引进世界最先进的三代核电AP1000技术、成立国家核电技术公司的决定。

  2007年5月22日,随着国家核电技术有限公司在北京成立,三代核电自主化正式进入实施阶段,揭开了我国核电建设的新篇章。

  项目建设--会当水击三千里

  2007年7月6日,国核工程有限公司在三代核电自主化的背景下应运而生,公司肩负核电强国梦的国家使命,落实国家"高起点引进国外先进技术,通过消化、吸收、再创新,实现整个核电产业水平提升"的核电自主化战略部署,主要负责三代核电AP1000自主化依托项目三门、海阳4台机组的建设管理工作,承担国家重大专项CAP1400示范工程及后续机组的总承包建设管理。

  在依托项目建设过程中,国核工程通过与西屋联队联合进行项目管理的方式,引进美国先进的项目管理技术和工具,培养国内三代核电的工程管理能力,为三代核电自主化的研发、设计、设备制造、工程管理、运行服务等多领域提供经验反馈,为我国三代核电自主化建设奠定了坚实的基础。

  2009年3月29日下午15时08分,依托项目首台机组--三门1号机组核岛筏基第一罐混凝土开始浇注。这是我国在核电工程建设中首次采用核岛筏基混凝土一次性整体浇注的先进方式,也创造了世界上核电厂核岛筏基大体积混凝土整体连续浇注的成功范例。标志着我国掌握了核电站核岛筏基混凝土一次性整体浇注的先进技术,也标志着我国第三代核电自主化依托项目工程建设全面展开。

  2009年3月29日,三门1号机组核岛筏基第一罐混凝土开始浇注

  6月,三门1号机组核岛建设迎来了另一个挑战--最大的结构模块CA20模块吊装就位。该模块高20多米,起吊重量达到968吨,相当于900多辆小汽车的重量。吊装启用了当时世界上起重能力最大的履带式起重机-LTL2600B大吊车。CA20模块是核电厂结构模块"工厂化预制、现场拼装、组焊、吊装"的典型代表,它的成功就位开启了我国核电站工程建设进入模块化建造新时代的帷幕,为我国后续核电站工程大规模使用模块化建设积累了宝贵经验。

  2009年6月29日,三门1号机组 CA20模块吊装就位

  9月26日,海阳1号机组核岛筏基第一罐混凝土开始浇注;12月15日,三门2号机组核岛筏基第一罐混凝土开始浇注;2010年6月20日,海阳2号机组核岛筏基第一罐混凝土开始浇注。至此,依托项目4台机组主体工程全部开工建设。

  在依托项目建设过程中,这种"首次"、"首创"、"第一"的例子不胜枚举。十多年来,国核工程发扬"担当、奋斗、合作、创新、坚守"的首堆精神,不断协调项目各方解决工程设计、设备制造和现场施工过程中出现的各类问题,解决了钢制安全壳的制造安装、主管道窄间隙自动焊接、屏蔽主泵后置安装、主管道管嘴内部打磨等一系列首堆建设难题,成功掌握核岛筏基大体积混凝土一次性浇筑技术,土建和安装并行施工技术,模块施工和建造技术,钢制安全壳制造、吊装、现场热处理、压力和泄漏率测试技术,核岛主设备安装技术、锻造(整体)主管道安装技术、保护与安全监测系统安装调试技术等核电厂建设关键技术。建立了完整有效、涵盖设计、采购、制造、工程建造的大型核电项目管理信息系统IMS,培养了一大批三代核电技术和管理人才。

  今年6月30日,三门1号机组首次并网;9月21日,机组顺利完成168小时满功率连续运行考核,机组具备商业运行条件。9月29日,最终性能试验结果证明机组发电各项指标完全满足合同要求。这是全球第一台建成的AP1000核电机组,也是我国第一台建成的三代核电机组。

  产业提升--敢教日月换新天

  三代核电技术的引进,不仅是为了提高我国核电技术设计和建造水平,同时也要提高我国装备制造业的水平,让中国的设备生产厂能够造出更先进,尤其是核心设备。因此,设备国产化是我国核电自主化的重要内容。

  根据合同规定,压力容器、蒸汽发生器、主泵等关键设备只进口两套,用于三门、海阳两大核电站各自的1号机组,另两套在国内工厂制造。

  核电装备制造是一个系统工程,大到近70米高的钢制安全壳,小到几毫米厚的核级垫片,要调动几百家制造企业通力合作。而三代核电对设备的要求要远远高于二代核电,一是使用寿命达到60年,二是可靠性和安全性增强。比如,原来二代核电设备很多是由众多组件焊接而成的,而AP1000的设备尽量整体锻造,工艺难度大大提高。很多设备的制造在国际上都没有先例,所以项目还未开工,国内制造企业就面临着一块又一块难啃的骨头。

  在依托项目建设过程中,国核工程作为核岛总包方,不但承担了核岛设备的采购,同时也义不容辞地担负起了供应商帮扶的责任,带领国内企业攻克一个个设备国产化的技术难关。

  控制棒是控制核电厂堆芯功率甚至停堆的关键设备,其驱动机构更是关键中的关键。在控制棒驱动机构研发过程中,国核工程与供应商密切协同合作、协调多方资源、发扬首堆精神,终于攻克了技术难关,打破了国外在这一领域的垄断技术,有力地推动了国产化进程。

  控制棒驱动机构的研发只是管中窥豹。在AP1000三代核电自主化依托项目上,四台机组核岛设备国产化率逐步提升,依次为31.5%、44.4%、71.8%、72%。AP1000依托项目核岛关键设备国产化供货任务全部完成(包括反应堆压力容器、主管道、稳压器、堆芯补水箱、安注箱、钢制安全壳、一体化堆顶组件、蒸汽发生器、堆内构件、控制棒驱动机构)。超大型锻件、核级锆材、核级电缆、690U型管、部分核级焊材、安全壳钢板、双向不锈钢板等关键材料研制成功,比原国外采购价格下降了30%到50%,打破了国外技术垄断,填补了国内空白。

  经过十年三代核电设备国产化工作,国核工程组织国内企业在三代核电设备设计和制造国产化与自主化方面实现了全面突破,取得了一系列打破国外技术垄断、填补国内空白的成果,形成三代核电机组设备国产化成套供应能力,为我国供给侧改革提供了强大助力。关键设备具备两到三家合格供应商,具备年产多台套的制造能力,产能支持后续项目批量化建设。

  2018年9月11日,AP1000屏蔽主泵制造实现国产化

  重大专项--无限风光在险峰

  作为亚美游主要承担的十六项国家重大专项之一"大型先进压水堆及高温气冷堆核电站"的课题成果,CAP1400的实际发电能力可以达到155万千瓦。功率的提升,不仅仅是把设备尺寸简单放大,也要重新设计反应堆堆芯、压力容器、蒸汽发生器、主泵、主管道、钢制安全壳、汽轮发电机组等关键设备,随着堆内燃料组件从157增加到193,整个系统的水力热力分布,振动等等要重新计算,安全系统容量、安全壳强度、设备支撑等等也要推倒重来,难度不亚于设计一台新机组。

  同时,CAP1400的建造难度也大幅提高,如核岛筏基混凝土的浇筑量达到1.5万立方米,是AP1000的三倍,也将创下国际核电厂大体积混凝土一次性浇注之最。另外CAP1400将在国内首次使用钢板混凝土屏蔽墙结构,这种能够抵御商用大飞机撞击的屏蔽墙,其施工技术又将成为一个新的全国首创。

  现在,CAP1400示范工程已经在山东荣成落户,底板钢筋绑扎完毕,部分安全壳组件和大型模块拼装完毕,静候开工。它的成功建设,必将为我国三代核电自主化写下更加浓重的一笔。

  CAP1400示范工程已具备开工条件

  雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。国家能源建设和生态文明建设任重而道远,亚美游在三代核电自主化上的努力远未停止,今后将加快核电向核能拓展、单一核能向多能综合利用拓展、核能向核技术利用和核环保拓展,实现核能产业安全高效发展,不断开创核能发展与核电技术创新的新局面,为建设美丽中国做出贡献!  

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