為核電站上起“雙保險(xiǎn)”——華龍一號(hào)非能動(dòng)安全系統(tǒng)攻關(guān)紀(jì)實(shí)

辨認(rèn)華龍一號(hào)最簡略的方法，是找到鑲嵌在其安全殼上方外側(cè)的一圈水泥“頭箍”。這是華龍一號(hào)獨(dú)有的非能動(dòng)導(dǎo)熱水箱，也是其非能動(dòng)安全體系最顯著的外表標(biāo)志。

安全性，是三代核電與二代核電最顯著的區(qū)別之一。與二代核電首要選用能動(dòng)安全體系不同，華龍一號(hào)初次自主研制應(yīng)用非能動(dòng)安全體系，形成了“能動(dòng)+非能動(dòng)”雙重安全體系，其特點(diǎn)是可以在不依靠外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的情況下，僅靠自然循環(huán)、重力等方式保證核電站安穩(wěn)，為核電站念起安全“緊箍咒”，打造核電站安全“雙保險(xiǎn)”。

給安全殼戴“頭箍”

時(shí)刻退回到2011年3月11日，地震引發(fā)的海嘯將日本福島第一核電站供電線路全部切斷，其完全依靠電力的能動(dòng)安全體系完全失效，從而引發(fā)福島核事故。

“其時(shí)咱們就意識(shí)到，核電站要滿足更高的安全要求，不能只依靠能動(dòng)體系。”中核集團(tuán)華龍一號(hào)副總規(guī)劃師劉昌文回想，面對(duì)福島核事故的慘痛教訓(xùn)，中核集團(tuán)做了一個(gè)大膽的決議：放棄剛剛完結(jié)研制，行將開工建造的二代改進(jìn)型核電機(jī)組CP1000，引入非能動(dòng)安全體系，研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電。

研制非能動(dòng)安全體系，要過的第一關(guān)便是方案規(guī)劃關(guān)。劉昌文表示，雖然體系的基本原理大家都清楚，但落實(shí)到每一個(gè)具體細(xì)節(jié)，仍要重復(fù)推算。“就像家里搞裝飾，不或許只憑一個(gè)主意，而是具體到每一個(gè)門窗縫隙都要仔細(xì)考慮。”

以華龍一號(hào)形似“頭箍”的非能動(dòng)導(dǎo)熱水箱為例，其每一個(gè)規(guī)劃細(xì)節(jié)都通過重復(fù)雕琢。水箱太小，換熱能力缺乏;水箱太大，又會(huì)影響抗震等要求。

由于短少相關(guān)經(jīng)驗(yàn)積累，沒人能給出切當(dāng)答案。研討團(tuán)隊(duì)只能不停核算、實(shí)驗(yàn)，對(duì)多個(gè)參數(shù)進(jìn)行重復(fù)證明，才敲定終究規(guī)劃方案。

不光是水箱這樣的龐然大物，哪怕是一根小小的排放管，研討團(tuán)隊(duì)也曾花費(fèi)半年時(shí)刻重復(fù)核算最佳尺度。正是在一次次的不懈攻關(guān)、立異中，華龍一號(hào)非能動(dòng)安全體系從主意變成了一張張規(guī)劃圖紙。

大山深處的模仿實(shí)驗(yàn)

闖過方案規(guī)劃關(guān)，接下來要對(duì)規(guī)劃進(jìn)行驗(yàn)證。

我國核動(dòng)力九〇九基地，實(shí)驗(yàn)臺(tái)架高60米，相當(dāng)于20層樓高，相關(guān)體系實(shí)驗(yàn)課題負(fù)責(zé)人郗昭站在上面也免不了雙腿微顫。這是華龍一號(hào)非能動(dòng)二次側(cè)余熱導(dǎo)出體系的實(shí)驗(yàn)場地。

反應(yīng)堆發(fā)生事故后，回路中的水由于溫度不同會(huì)發(fā)生密度差，因水位凹凸不同會(huì)發(fā)生重力差，該體系可以以此為驅(qū)動(dòng)力，在不依靠外界動(dòng)力的情況下將反應(yīng)堆內(nèi)的余熱導(dǎo)出，完成核電站事故后的安全停堆。

要對(duì)如此巨大的一套體系進(jìn)行驗(yàn)證，不是一件容易的事。劉昌文說，此前國內(nèi)外的通行做法是建造縮小份額模型，通過相似理論，將結(jié)果推導(dǎo)到原體系進(jìn)行驗(yàn)證。

但大家很快發(fā)現(xiàn)，這個(gè)方法失靈了。

“對(duì)該體系來說，哪怕與實(shí)在高度只差一點(diǎn)，實(shí)際效果都或許相去甚遠(yuǎn)。所以，縮小模型驗(yàn)證的方法行不通。”劉昌文說。

老方法不能用，研制團(tuán)隊(duì)決議，爽性建一個(gè)與華龍一號(hào)等高、等溫、等壓的實(shí)驗(yàn)裝置，模仿實(shí)在環(huán)境下的體系運(yùn)行。

選址、建造、實(shí)驗(yàn)……兩年間，研制團(tuán)隊(duì)暫別親人和熟悉的作業(yè)環(huán)境，在距離成都200公里外的大山里駐扎下來。60米高的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，郗昭一天要爬幾個(gè)來回，她曾因而一周內(nèi)瘦了5斤。

“為了防止上下臺(tái)架上廁所耽誤時(shí)刻，大家作業(yè)的時(shí)分都不敢多喝水。”我國核動(dòng)力研討規(guī)劃院二所所長李朋洲回想。

功夫不負(fù)有心人。通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)，該裝置獲得的200余組數(shù)據(jù)成功驗(yàn)證了華龍一號(hào)非能動(dòng)二次側(cè)余熱導(dǎo)出體系72小時(shí)瞬態(tài)排熱能力。實(shí)在等高、等溫、等壓環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓所有人心服口服。

立異設(shè)備支撐立異規(guī)劃

體系驗(yàn)證通過，又一個(gè)新問題擺在面前：非能動(dòng)安全體系所需的設(shè)備去哪里找?

我國核電工程有限公司規(guī)劃工程師趙斌向記者說到了事故工況下用來冷卻安全殼的非能動(dòng)換熱器。

該設(shè)備是非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出體系的要害部件，需求綜合考慮設(shè)備型式、體量、安置形式、換熱能力、冷凝水收集能力等多方面因素。市場上沒有現(xiàn)成設(shè)備可供選擇，只能自主研制。

“為了研制這個(gè)設(shè)備，光圖紙?jiān)蹅兙透铝耸畮装妗?rdquo;趙斌說。在通過大量修改、優(yōu)化和驗(yàn)證作業(yè)后，研制團(tuán)隊(duì)研制的非能動(dòng)換熱器終究完成了不同需求間平衡，可滿足華龍一號(hào)的苛刻條件。

這樣的比如還有許多。

經(jīng)此一役，該團(tuán)隊(duì)成功填補(bǔ)了國內(nèi)非能動(dòng)安全體系設(shè)備的多項(xiàng)空白，趟出了一條從未有人走過的道路。

2022年10月16日上午，參與華龍一號(hào)建造運(yùn)營的各單位會(huì)集收看了黨的二十大開幕盛況。當(dāng)習(xí)近平總書記在陳述中說到包含核電技術(shù)在內(nèi)的要害核心技術(shù)獲得重大成果，我國進(jìn)入立異型國家隊(duì)伍時(shí)，作為我國核電事業(yè)建造的參與者，大家既激動(dòng)又自豪。

“華龍一號(hào)的科研讓我深入體會(huì)到，要害核心技術(shù)是買不來的。”劉昌文說，“黨的二十大陳述提出，活躍安全有序發(fā)展核電，保證動(dòng)力安全。咱們將持續(xù)盡力，讓華龍一號(hào)在保障我國動(dòng)力安全、助力雙碳目標(biāo)完成的道路上行穩(wěn)致遠(yuǎn)!”