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“华龙一号”全球首堆示范工程——福清核电5号机组自2015年5月落地以来,工程建设稳步推进,技术的经济性、安全性、先进性不断优化,目前已进入全面建设阶段。为保证工程里程碑节点按期或提前实现,“华龙一号”的设计者——中国核动力研究设计院设计与科研实验人员,继续发扬“自主创新、勇攀高峰”的核动力院精神,用智慧、辛勤和汗水攻克了一个个技术难关,收获了无数个弥足珍贵、万众瞩目的技术成果,创造了多个国内乃至国际第一,与工程建设者们一起共同经历、见证和推动了“华龙一号”从设计图纸到工程建设的落地和实施。
挑战限值
——燃料组件满足抗震要求
“华龙一号”核岛厂房采用的是0.3g水平地面加速度作为抗震设计输入标准,充分体现了三代核电技术的先进性。“华龙一号”首堆开工之后,燃料组件等重要设备能否满足0.3g抗震要求便成为急需解决的TOP10问题之一。这一挑战前所未有。就在此之前3年多的时间里,根据中国核电工程有限公司先后提供的5版ACP1000堆型反应堆厂房内部结构标准化设计的楼层反应谱,以及燃料组件导向管应力及格架撞击力计算结果都超过限值要求,经设计人员多次、反复分析计算,均无法通过。但是为保证工程整体进度,核动力院承担力学分析工作的设计人员抱着“咬定青山不放松”的工作干劲,积极在最短的时间内找到解决办法。
通过专项小组积极与核电工程公司沟通协调,探讨合理降低保守性的各种可行方案,自编多个接口和后处理程序以提高计算效率,经过数百次反复试算分析后终于完成了计算,计算结果满足规范的限值要求。在此基础上,设计人员又从未来安全审评的角度主动根据SRP3.7.1(美国标准审查大纲3.7.1)中对于谱转加速度时程的要求,积极开展了进一步的补充计算工作,终于在2016年6月完成了全部的校核计算工作,给“华龙一号”燃料组件抗震分析工作交上一份完美的答卷。
创新方法
——优化辐照环境
优化反应堆厂房内辐照环境,提升运行条件下反应堆厂房内工作人员工作时间,是“华龙一号”重要的技术改进方向。降低+16.5m操作平台的辐射水平限值和屏蔽改进,便是上述改进的具体体现。+16.5m操作平台由于与相关设备干涉大,留给屏蔽布置空间小,并且因增设堆腔冷却水注入系统而导致辐射泄漏间隙扩大,使问题的解决尤为困难。早在2015年获知工程总包方提出了更为严格的设计要求后,核动力院设计人员迅速行动起来——独立开发了计算评价方法,首次将离散纵标—蒙特卡罗耦合计算方法用于操作平台剂量分析,在获取现有反应堆厂房辐射剂量率测量情况的基础上开展了一系列计算校核工作,并证明了评价方法的合理性,打消了外界质疑。在设计过程中与核电工程公司设计人员多次协调沟通,从基本的土建和设备设计参数入手,逐步清理可能采取的屏蔽结构,进行不同屏蔽材料的比选,分析评价上百个设计方案的屏蔽分析结果和辐射泄漏路径,并从中筛选了十余个方案进行多专业影响联合评价。2016年1月28日凌晨,在经过足足16个小时的马拉松式的会议后,终于确定了各方认可的辐射剂量超标问题可行性屏蔽设计初步解决方案,并最终将解决方案具体措施落在了反应堆压力容器金属保温层上。
新的辐射屏蔽要求,首先要做到保证金属保温层承担原有保温及冷却水流道功能基础要求,又要在此基础上增添中子辐射屏蔽功能。全新的设计,紧迫的时间,为了尽快确定最终方案,设计人员制定了“以问题为导向查找并解决问题”的工作方法,在紧绷神经、夜以继日的全力攻关下,短时间内便彻底理清出了屏蔽保温层结构设计目前所面临的技术问题,并基于此提出了全新的解决方案。为将方案真正尽快“落地”,设计人员还第一时间将自己的方案设计反馈给了国外保温层供货商,并就技术问题与对方进行了讨论分析。2016年3月,在设计人员的共同努力下,反应堆压力容器屏蔽保温结构设计最终如期完成了定型。
全面提速
——华龙之“肺”渐养成
作为核电厂一、二回路的枢纽,蒸汽发生器犹如核电之“肺”。而作为核电厂最为关键设备之一的蒸汽发生器的自主研发,成为了“华龙一号”落地之后最为紧迫的任务,以解决“华龙一号”三代核电技术出口的瓶颈。在首堆开工短短一年时间内,拥有完整知识产权的百万千瓦级ZH-65型蒸汽发生器的设计研发工作在设计研究、验证试验、关键材料研制、软件研发等4个大的领域全面提速。
2015年6月15日,李克强总理在北京与“华龙一号”ZH-65型蒸汽发生器的制造现场进行了连线,给予了设计人员及制造者极大鼓舞。
2015年10月,蒸汽发生器流致振动试验完成。这是国内首次针对蒸汽发生器进行的管束流致振动大型水力试验,验证了ZH-65型蒸发器有着优良的抗流致振动特性。
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