隨著“華龍一號(hào)”全球首個(gè)示范工程——中核集團(tuán)福清核電5、6號(hào)機(jī)組5月5日通過(guò)竣工驗(yàn)收，“華龍一號(hào)”全球首個(gè)示范工程已全面建成。
驗(yàn)收組認(rèn)為，“華龍一號(hào)”全球首個(gè)示范工程全面建成，標(biāo)志著我國(guó)核電技術(shù)水平和綜合實(shí)力躋身世界第一方陣，形成了一套完整的、自主的三代核電型號(hào)能力體系，大幅提升了中國(guó)核電的全球競(jìng)爭(zhēng)力；為華龍一號(hào)后續(xù)批量化建設(shè)項(xiàng)目提供良好借鑒，也為持續(xù)優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展提供了新的解決方案。
制造業(yè)是立國(guó)之本、強(qiáng)國(guó)之基。實(shí)體經(jīng)濟(jì)要靠自己，制造業(yè)要靠自己。
核電技術(shù)門類多、科技含量高、可靠性要求高，產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋廣。“華龍一號(hào)”系列核電機(jī)組建設(shè)全面展開(kāi)，以工程建設(shè)為牽引，推進(jìn)創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，以市場(chǎng)應(yīng)用促進(jìn)技術(shù)迭代，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用和高端裝備制造升級(jí)，提升產(chǎn)品性能、降低成本。中國(guó)制造也在這個(gè)過(guò)程中收獲了邁向高質(zhì)量發(fā)展的更大紅利。
“落后產(chǎn)品不賣給你們還能給誰(shuí)？”
2005年前后，對(duì)中國(guó)自主的核能事業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，有兩道關(guān)卡難以跨越，其中一項(xiàng)就是核燃料。很長(zhǎng)一段時(shí)間里，我國(guó)高性能壓水堆燃料組件嚴(yán)重依賴進(jìn)口，核心原材料和零部件的供貨渠道和定價(jià)權(quán)由國(guó)外控制。多年來(lái)，大型商用壓水堆的燃料組件在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)一直是采用國(guó)外進(jìn)口的技術(shù)，雖然實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的本土化和本地化，但技術(shù)都是國(guó)外的。
主要從事核燃料元件設(shè)計(jì)研究工作的中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司核燃料元件領(lǐng)域首席專家、核電燃料設(shè)計(jì)研發(fā)項(xiàng)目總設(shè)計(jì)師焦擁軍回憶起多年前的一幕往事。
2008年，在一次核電站燃料組件會(huì)議上，一家長(zhǎng)期向中國(guó)供應(yīng)核燃料組件原材料的公司公布了一個(gè)重要消息：其燃料組件已經(jīng)采用改進(jìn)型格架并且實(shí)現(xiàn)批量化供貨。
當(dāng)焦擁軍向該公司項(xiàng)目經(jīng)理詢問(wèn)向中方供貨具體事宜之時(shí)，“我們舊格架庫(kù)存量那么大，產(chǎn)品不賣給你們還能給誰(shuí)？”外方代表傲慢冷漠的態(tài)度深深地印刻他的腦海里。
為了突破核燃料“卡脖子”困境，跟上核電出口和應(yīng)用的需求，2010年，在相關(guān)部委支持下，中核集團(tuán)將“CF系列燃料（壓水堆燃料元件設(shè)計(jì)制造技術(shù)）”列為集團(tuán)首批科技重點(diǎn)專項(xiàng)之一。焦擁軍任總設(shè)計(jì)師。
看似“筷籠子”一樣的核燃料組件，要集齊許多高精尖技術(shù)，還要能融會(huì)貫通多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)。
一個(gè)冷棒臨界問(wèn)題就花了三年時(shí)間才解決。為了探索事故工況下核燃料組件燒毀的安全邊界，按照設(shè)計(jì)，位于中間的3×3的9根熱棒應(yīng)該先達(dá)到臨界，但是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，處于外圍的16根冷棒卻先觸發(fā)了臨界。研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多輪技術(shù)方案的論證，終于找到了破解冷棒臨界問(wèn)題的鑰匙，為核燃料自主化之路掃清了障礙。
自2010年研發(fā)CF核燃料以來(lái)，這只是眾多難題中的一部分。用于CF3燃料實(shí)驗(yàn)的管坯開(kāi)裂，也曾讓研發(fā)人員飛赴生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，連夜調(diào)整工藝。
從“小米加步槍”的簡(jiǎn)陋設(shè)施到上千燃料元件的設(shè)計(jì)方案與實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，如今自主CF3燃料組件已逐步應(yīng)用于核電站中。
每噸150萬(wàn)元傳熱管造價(jià)降了一半
無(wú)獨(dú)有偶，在“華龍一號(hào)”研發(fā)攻關(guān)的過(guò)程中，還有很多類似的故事。比如，“蒸汽發(fā)生器”是核電站不可缺少的主設(shè)備之一，被稱為“核鍋爐”。它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由近萬(wàn)個(gè)零件構(gòu)成，價(jià)格昂貴，每臺(tái)動(dòng)輒就近兩億元。
在2007年以前，大型核電站的蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)技術(shù)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)都掌握在美國(guó)、法國(guó)等少數(shù)幾家設(shè)計(jì)公司手中。國(guó)內(nèi)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站的蒸汽發(fā)生器都是外國(guó)公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的，不但價(jià)格昂貴，而且技術(shù)轉(zhuǎn)讓條款也十分苛刻。
中核集團(tuán)華龍一號(hào)蒸汽發(fā)生器總設(shè)計(jì)師張富源和團(tuán)隊(duì)一起，在河南南陽(yáng)建造了利用油田產(chǎn)高溫高壓蒸汽做熱源的國(guó)內(nèi)首個(gè)大型、技術(shù)先進(jìn)的汽水分離裝置和管子支承板熱態(tài)性能試驗(yàn)臺(tái)架，開(kāi)始了試驗(yàn)。
傳熱管是蒸汽發(fā)生器最關(guān)鍵的部件，每臺(tái)蒸汽發(fā)生器有5835根17.48×1.02（mm）規(guī)格的因科鎳爾合金U形傳熱管，2012年以前，這種規(guī)格的傳熱管全靠進(jìn)口，費(fèi)用高達(dá)150萬(wàn)元一噸。
張富源和團(tuán)隊(duì)用兩年時(shí)間，研究設(shè)計(jì)出了能抗高溫高壓、耐腐蝕、傳熱性能好的傳熱管，造價(jià)降低了一半。經(jīng)過(guò)5年時(shí)間，完成了“ZH—65型蒸汽發(fā)生器”自主設(shè)計(jì)技術(shù)攻關(guān)任務(wù)。
核電產(chǎn)業(yè)鏈包括了研發(fā)、設(shè)計(jì)、采購(gòu)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行等多個(gè)環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)，一次性投資金額大，對(duì)相當(dāng)多的產(chǎn)業(yè)形成直接和間接的拉動(dòng)作用。
按目前市場(chǎng)情況測(cè)算，每臺(tái)“華龍一號(hào)”機(jī)組全壽期內(nèi)在國(guó)內(nèi)創(chuàng)造產(chǎn)值將超過(guò)2000億元人民幣，并提供超過(guò)15萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。
示范工程建設(shè)也帶動(dòng)了高端裝備制造業(yè)升級(jí)與技術(shù)自主創(chuàng)新。“華龍一號(hào)”全球首堆示范工程帶動(dòng)了上下游5300多家企業(yè)，促進(jìn)了國(guó)家高端重大裝備制造業(yè)、相關(guān)服務(wù)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)材料、冶金、化工等幾十個(gè)行業(yè)的加工技術(shù)和工藝水平具有顯著拉動(dòng)作用。
據(jù)了解，僅在四川一個(gè)省，“華龍一號(hào)”首批項(xiàng)目就帶動(dòng)了30余家企業(yè)和科研院所參與配套，產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過(guò)300億元，涉及重大裝備、數(shù)字化儀控等領(lǐng)域。
“研究院作為技術(shù)核心單位，發(fā)揮“小核心、大協(xié)作”的作用。比如我們需要一個(gè)新的材料、新的裝備、新的工藝，會(huì)尋找合適的企業(yè)，我們出人開(kāi)展技術(shù)支持，去幫助相關(guān)單位進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)；還有就是自主開(kāi)展試制，邀請(qǐng)相關(guān)單位參與；幫助其完善核安全級(jí)設(shè)備的生產(chǎn)體系，以此逐步推動(dòng)高端裝備制造業(yè)的升級(jí)。”核動(dòng)力院產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)高級(jí)經(jīng)理李海博說(shuō)。
他舉了主管道為例，主管道是核電站反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的主要承壓設(shè)備之一。“最早的管道是鑄造工藝，管道容易出現(xiàn)氣孔、夾雜等缺陷，無(wú)法滿足核電站60年設(shè)計(jì)壽命的要求。于是我們與裝備企業(yè)聯(lián)合自主研發(fā)一體化鍛造工藝，提高了管道的材料性能。”
李海博說(shuō)，主管道設(shè)計(jì)好后，由裝備企業(yè)承擔(dān)制造工作。“在此之前，這家公司不掌握這類型的鍛造工藝，但通過(guò)‘華龍一號(hào)’的研發(fā)，不僅促進(jìn)了企業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，也保證了核心技術(shù)的自主化。”
據(jù)悉，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院還在成都的雙流建設(shè)了產(chǎn)業(yè)園，以研究院牽頭，吸引更多下游企業(yè)入駐產(chǎn)業(yè)園，形成產(chǎn)業(yè)聚集，降低生產(chǎn)成本，也提高研發(fā)制造效率。
一部電視劇《許你萬(wàn)家燈火》的熱播，讓自主三代核電技術(shù)“華龍一號(hào)”的前世今生以文藝作品的形式展現(xiàn)在觀眾面前。這是幾代人為中國(guó)核工業(yè)發(fā)展前赴后繼、賡續(xù)奮斗的故事。“華龍一號(hào)”的故事，還在由后來(lái)人繼續(xù)書寫。
責(zé)任編輯： 江曉蓓
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