中核集團大型商用乏燃料運輸容器自主研制成功紀實
12月20日,陜西西安,陽光明媚。 位于北郊的西安核設備有限公司的一個車間內(nèi),50多人正凝視著大吊車掛鉤下一塊明黃色的儀表,表盤上的紅
12月20日,陜西西安,陽光明媚。
位于北郊的西安核設備有限公司的一個車間內(nèi),50多人正凝視著大吊車掛鉤下一塊明黃色的儀表,表盤上的紅色數(shù)值一直顯示為0,表明結(jié)果令人滿意。
“模擬核燃料組件抽插試驗完成,完全符合設計要求。”至此,龍舟-CNSC乏燃料運輸容器原型樣機驗收取得圓滿成功,標志著我國成為世界上為數(shù)不多的、能夠自主設計制造大型商用乏燃料運輸容器的國家之一。
作為該容器的主要設計者,中國核電工程公司核設備所放射性物質(zhì)貯運工藝室副主任姚琳此刻外表看似平靜,但內(nèi)心早已激蕩不已,研發(fā)中的一幕幕不停地在眼前回放,此刻的心情有興奮、有激動,但更多的是感激。為了這一天,她所在的龍舟研制項目組已經(jīng)奮斗了8年。在項目總指揮、中核集團總經(jīng)理助理李曉明,項目總設計師、工程公司核設備所副總工程師謝亮的領(lǐng)導指導下,她所在的項目團隊,齊心協(xié)力,逾越了一個又一個障礙,攻克了一個又一個難題,終于取得了關(guān)鍵性的勝利。
自我挑戰(zhàn) 自我提升
將普通容器提高為高燃耗容器
伴隨我國商用核電事業(yè)的快速發(fā)展,每年需要外運的乏燃料組件數(shù)量對運輸能力提出了更高要求,盡快填補我國大型商用核電站乏燃料運輸容器研制的空白,并實現(xiàn)批量化生產(chǎn),已成為急切需求。作為我國一類放射性物品運輸容器的資深設計單位,中國核電工程有限公司看在眼里,急在心里。他們在2009年2月通過“大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站”國家科技重大專項申請“乏燃料運輸容器研制”科研課題。2010年12月,國家能源局正式下達了任務合同書。中核集團公司高度重視,將“乏燃料運輸容器研制”課題納入集團公司重點科技專項“核燃料元件運輸容器設計制造技術(shù)”,確定了研究任務和主要技術(shù)指標。工程公司作為研制項目牽頭單位,西核公司參與研制,完成原型樣機制造。與此同時,集團公司還制定了定期召開協(xié)調(diào)會制度,由集團公司總經(jīng)理助理李曉明任項目總指揮,統(tǒng)籌組織推進項目研發(fā)。
目標既定,就需快馬揚鞭,風雨兼程。為完成研制任務,項目參研各單位挑選精兵強將,組建了“乏燃料運輸容器研制”項目組,聚集了包括工藝、結(jié)構(gòu)、力學、熱工、臨界、屏蔽、材料、焊接等多個專業(yè)領(lǐng)域優(yōu)秀人員,投入到緊張的研發(fā)工作之中。
可是,隨著研發(fā)工作不斷推進和深入,項目組對任務書中組件最大平均燃耗深度45000MWD/tU這項參數(shù)有了新的思考。隨著我國核電相關(guān)技術(shù)和運行能力的不斷提升,推行長周期換料已然成為國內(nèi)核電站努力的趨勢。而45000MWD/tU這個最大平均燃耗深度值是根據(jù)當時國內(nèi)乏燃料情況設定的,從發(fā)展的角度看,是難以滿足長周期換料后乏燃料運輸要求的。對此,項目組經(jīng)過認真研究分析討論,決定將這一參數(shù)提高至55000MWD/tU。
這可不是一個簡單的數(shù)據(jù)調(diào)整,而是意味著大量的調(diào)研、分析和計算工作。“重新來過,不是簡簡單單地走老路,而是在原有型號基礎(chǔ)上進行升級。”項目負責人王慶回憶說。
45000MWD/tU是集團公司以任務書形式下達的,如果提出更改,意味著此前圍繞這一參數(shù)開展的設計、分析、計算等工作都要重新開展,項目組付出的大量心血都將付諸東流。不僅如此,由于運輸容器各參數(shù)之間是相互制約的,一項數(shù)據(jù)的變動,還將牽動其他相關(guān)數(shù)據(jù)隨之調(diào)整。每一項數(shù)據(jù)的背后都是一個專業(yè)領(lǐng)域,此次將最大平均燃耗深度值提高意味著對各專業(yè)的挑戰(zhàn),而且有些專業(yè)特性是互相制約的,為一方提供了條件的同時會使另一方條件變得苛刻。況且,CNSC乏燃料運輸容器是國內(nèi)首臺大型商用核電站乏燃料運輸容器,國家核安全局非常重視,將普通容器提高為高燃耗容器,國家核安全局和審評單位機械科學研究總院、核與輻射安全中心也需要進行大量的調(diào)研和審查工作。為此,在國家核安全局的組織下審評單位與相關(guān)單位進行了多次溝通,為在安全的前提下提高容器性能提供了保障。
讓人感到非常欣慰的是,設計人員并沒有為此影響積極性,而是圍繞新設定的參數(shù),再次計算分析,整個研發(fā)工作也沒有因為數(shù)據(jù)的調(diào)整而陷入僵局。對此,謝亮解釋道,項目組的目標很明確,就是要成功研制大型商用乏燃料運輸容器,其中的關(guān)鍵詞之一就是“商用”,這就要求研發(fā)團隊設計產(chǎn)品不僅要從質(zhì)量、安全的角度考慮,還需要從市場化、產(chǎn)業(yè)化的維度思考。“我們不是為了科研而科研,最終目的是為了滿足用戶的需求。如果科研成果適應范圍狹窄,難以滿足用戶需求,即使成功了,現(xiàn)實意義也是打折扣的。”
今年11月,國家核安全局向工程公司正式頒發(fā)了CNSC乏燃料運輸容器設計批準書,可以說這是對整個項目研發(fā)團隊敢于自我挑戰(zhàn)、自我提升精神的肯定和認可。
時不我待 使命必達
不讓自己這一環(huán)成為核能發(fā)展制約因素
“龍舟”,從功能上說,的確如“舟”,是連接著核電站與后處理廠等之間的重要運輸設備。但從外形看,它更像巨型的啞鈴。容器結(jié)構(gòu)看似簡單,但實際制造難度很大,有多項關(guān)鍵工藝技術(shù)在國內(nèi)尚屬首次應用,沒有先例可循,需要不斷摸索與創(chuàng)新。其中,灌鉛工藝就是如此。
“龍舟”屏蔽性能是否滿足設計要求,主要取決于容器的灌鉛質(zhì)量。對于西核公司而言,灌鉛倒不是新鮮的工藝,自1969年公司成立以來就曾多次采用,應該說已經(jīng)積累了相當豐富的經(jīng)驗。可是這次“龍舟”的灌鉛難度極大,不比尋常。不僅容器灌鉛量大,需要連續(xù)作業(yè)7天以上,而且過程中容器所有部位都要保持恒溫,任何疏忽都會造成灌鉛中出現(xiàn)氣泡、縮孔縮松等缺陷而導致鉛層的屏蔽性能不滿足要求。即使是世界上采用灌鉛方式制造大型商用乏燃料運輸容器的國家,也常常折戟于灌鉛這一環(huán)節(jié)。
面對困難,西核公司認真研究確定實施方案,在以往公司灌鉛工藝經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,針對容器的特殊結(jié)構(gòu)和灌鉛技術(shù)的高要求,設計集成了熔鉛、灌鉛系統(tǒng),并制作試驗件進行工藝驗證試驗,驗證通過后于2014年9月啟動灌鉛。然而,辛勤的付出并沒有換來期待的結(jié)果。在初次屏蔽檢測抽查中,竟有約50%的檢測點不合格,這對西核公司的項目研制團隊來說,是一個沉重的打擊。
作為集團公司的大型非標設備制造企業(yè),重要的科研生產(chǎn)基地,西核公司承擔并完成集團公司的重點科研項目責無旁貸。對于西核公司來說,非標意味著每個項目都是不一樣的,都需要在原有經(jīng)驗上繼續(xù)改進和創(chuàng)新,不斷創(chuàng)新、能打硬仗、勇于攻關(guān)一直是西核公司的核心價值和競爭力所在。
在哪里跌倒就在哪里爬起來。研制團隊的成員們重新振作精神,一起認真分析原因,總結(jié)經(jīng)驗,尋找解決辦法。工程公司的容器設計團隊也常駐現(xiàn)場,與制造團隊同吃同住,共同參與工藝方案的調(diào)整。灌鉛工藝的調(diào)整得到了國家核安全局、機械研究總院的大力支持和幫助,清原公司作為業(yè)主方也提供了全程支持。終于功夫不負有心人,最終經(jīng)γ屏蔽檢測,3220個監(jiān)測點結(jié)果全部合格。2016年10月,灌鉛工藝固化專家評審會召開,經(jīng)審查確定,灌鉛工藝具備固化條件,可滿足批量化生產(chǎn)需求。今年11月,國家核安全局向西核公司頒發(fā)了制造許可證。讓人自豪的是,作為研制項目,原型樣機制造從開工到樣機制造完成僅用了3年時間,研制所用時間與國外有成熟制造技術(shù)的供應商的正常制造周期相當。
其實,這種忘我工作、使命必達的精神品質(zhì),是團隊成員共同的特征。在容器制造過程中,項目總指揮李曉明牽頭召開了13次協(xié)調(diào)會,解決遇到的相關(guān)問題,推動研發(fā)持續(xù)向前。項目總設計師謝亮、項目負責人王慶等多次統(tǒng)籌協(xié)調(diào),與國家核安全局反復溝通,只為研制出適應和滿足未來我國乏燃料運輸需求的容器。因為他們深知,成功研制大型商用乏燃料運輸容器已經(jīng)時不我待。當前我國正處于由核大國邁向核強國的關(guān)鍵時期,特別是中國核電已經(jīng)成為“走出去”的國家名片,每一項技術(shù)都必須掌握在自己手里,不能讓其成為我國核電強大和“走出去”的制約因素。
眾人拾柴火焰高。回望走過的八年,姚琳說,最大的收獲不僅在于參與成功研制了容器,還在于收獲了友誼。“這個項目團隊溫暖如家,為了共同的目標,大家互相扶持、互相幫助,工作越來越默契。”當前,龍舟原型樣機通過驗收,項目組已經(jīng)迎來勝利的曙光,后續(xù)還將繼續(xù)努力,早日實現(xiàn)項目驗收,實現(xiàn)龍舟批量化生產(chǎn),為我國乏燃料外運能力提升助一臂之力。
位于北郊的西安核設備有限公司的一個車間內(nèi),50多人正凝視著大吊車掛鉤下一塊明黃色的儀表,表盤上的紅色數(shù)值一直顯示為0,表明結(jié)果令人滿意。
“模擬核燃料組件抽插試驗完成,完全符合設計要求。”至此,龍舟-CNSC乏燃料運輸容器原型樣機驗收取得圓滿成功,標志著我國成為世界上為數(shù)不多的、能夠自主設計制造大型商用乏燃料運輸容器的國家之一。
作為該容器的主要設計者,中國核電工程公司核設備所放射性物質(zhì)貯運工藝室副主任姚琳此刻外表看似平靜,但內(nèi)心早已激蕩不已,研發(fā)中的一幕幕不停地在眼前回放,此刻的心情有興奮、有激動,但更多的是感激。為了這一天,她所在的龍舟研制項目組已經(jīng)奮斗了8年。在項目總指揮、中核集團總經(jīng)理助理李曉明,項目總設計師、工程公司核設備所副總工程師謝亮的領(lǐng)導指導下,她所在的項目團隊,齊心協(xié)力,逾越了一個又一個障礙,攻克了一個又一個難題,終于取得了關(guān)鍵性的勝利。
自我挑戰(zhàn) 自我提升
將普通容器提高為高燃耗容器
伴隨我國商用核電事業(yè)的快速發(fā)展,每年需要外運的乏燃料組件數(shù)量對運輸能力提出了更高要求,盡快填補我國大型商用核電站乏燃料運輸容器研制的空白,并實現(xiàn)批量化生產(chǎn),已成為急切需求。作為我國一類放射性物品運輸容器的資深設計單位,中國核電工程有限公司看在眼里,急在心里。他們在2009年2月通過“大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站”國家科技重大專項申請“乏燃料運輸容器研制”科研課題。2010年12月,國家能源局正式下達了任務合同書。中核集團公司高度重視,將“乏燃料運輸容器研制”課題納入集團公司重點科技專項“核燃料元件運輸容器設計制造技術(shù)”,確定了研究任務和主要技術(shù)指標。工程公司作為研制項目牽頭單位,西核公司參與研制,完成原型樣機制造。與此同時,集團公司還制定了定期召開協(xié)調(diào)會制度,由集團公司總經(jīng)理助理李曉明任項目總指揮,統(tǒng)籌組織推進項目研發(fā)。
目標既定,就需快馬揚鞭,風雨兼程。為完成研制任務,項目參研各單位挑選精兵強將,組建了“乏燃料運輸容器研制”項目組,聚集了包括工藝、結(jié)構(gòu)、力學、熱工、臨界、屏蔽、材料、焊接等多個專業(yè)領(lǐng)域優(yōu)秀人員,投入到緊張的研發(fā)工作之中。
可是,隨著研發(fā)工作不斷推進和深入,項目組對任務書中組件最大平均燃耗深度45000MWD/tU這項參數(shù)有了新的思考。隨著我國核電相關(guān)技術(shù)和運行能力的不斷提升,推行長周期換料已然成為國內(nèi)核電站努力的趨勢。而45000MWD/tU這個最大平均燃耗深度值是根據(jù)當時國內(nèi)乏燃料情況設定的,從發(fā)展的角度看,是難以滿足長周期換料后乏燃料運輸要求的。對此,項目組經(jīng)過認真研究分析討論,決定將這一參數(shù)提高至55000MWD/tU。
這可不是一個簡單的數(shù)據(jù)調(diào)整,而是意味著大量的調(diào)研、分析和計算工作。“重新來過,不是簡簡單單地走老路,而是在原有型號基礎(chǔ)上進行升級。”項目負責人王慶回憶說。
45000MWD/tU是集團公司以任務書形式下達的,如果提出更改,意味著此前圍繞這一參數(shù)開展的設計、分析、計算等工作都要重新開展,項目組付出的大量心血都將付諸東流。不僅如此,由于運輸容器各參數(shù)之間是相互制約的,一項數(shù)據(jù)的變動,還將牽動其他相關(guān)數(shù)據(jù)隨之調(diào)整。每一項數(shù)據(jù)的背后都是一個專業(yè)領(lǐng)域,此次將最大平均燃耗深度值提高意味著對各專業(yè)的挑戰(zhàn),而且有些專業(yè)特性是互相制約的,為一方提供了條件的同時會使另一方條件變得苛刻。況且,CNSC乏燃料運輸容器是國內(nèi)首臺大型商用核電站乏燃料運輸容器,國家核安全局非常重視,將普通容器提高為高燃耗容器,國家核安全局和審評單位機械科學研究總院、核與輻射安全中心也需要進行大量的調(diào)研和審查工作。為此,在國家核安全局的組織下審評單位與相關(guān)單位進行了多次溝通,為在安全的前提下提高容器性能提供了保障。
讓人感到非常欣慰的是,設計人員并沒有為此影響積極性,而是圍繞新設定的參數(shù),再次計算分析,整個研發(fā)工作也沒有因為數(shù)據(jù)的調(diào)整而陷入僵局。對此,謝亮解釋道,項目組的目標很明確,就是要成功研制大型商用乏燃料運輸容器,其中的關(guān)鍵詞之一就是“商用”,這就要求研發(fā)團隊設計產(chǎn)品不僅要從質(zhì)量、安全的角度考慮,還需要從市場化、產(chǎn)業(yè)化的維度思考。“我們不是為了科研而科研,最終目的是為了滿足用戶的需求。如果科研成果適應范圍狹窄,難以滿足用戶需求,即使成功了,現(xiàn)實意義也是打折扣的。”
今年11月,國家核安全局向工程公司正式頒發(fā)了CNSC乏燃料運輸容器設計批準書,可以說這是對整個項目研發(fā)團隊敢于自我挑戰(zhàn)、自我提升精神的肯定和認可。
時不我待 使命必達
不讓自己這一環(huán)成為核能發(fā)展制約因素
“龍舟”,從功能上說,的確如“舟”,是連接著核電站與后處理廠等之間的重要運輸設備。但從外形看,它更像巨型的啞鈴。容器結(jié)構(gòu)看似簡單,但實際制造難度很大,有多項關(guān)鍵工藝技術(shù)在國內(nèi)尚屬首次應用,沒有先例可循,需要不斷摸索與創(chuàng)新。其中,灌鉛工藝就是如此。
“龍舟”屏蔽性能是否滿足設計要求,主要取決于容器的灌鉛質(zhì)量。對于西核公司而言,灌鉛倒不是新鮮的工藝,自1969年公司成立以來就曾多次采用,應該說已經(jīng)積累了相當豐富的經(jīng)驗。可是這次“龍舟”的灌鉛難度極大,不比尋常。不僅容器灌鉛量大,需要連續(xù)作業(yè)7天以上,而且過程中容器所有部位都要保持恒溫,任何疏忽都會造成灌鉛中出現(xiàn)氣泡、縮孔縮松等缺陷而導致鉛層的屏蔽性能不滿足要求。即使是世界上采用灌鉛方式制造大型商用乏燃料運輸容器的國家,也常常折戟于灌鉛這一環(huán)節(jié)。
面對困難,西核公司認真研究確定實施方案,在以往公司灌鉛工藝經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,針對容器的特殊結(jié)構(gòu)和灌鉛技術(shù)的高要求,設計集成了熔鉛、灌鉛系統(tǒng),并制作試驗件進行工藝驗證試驗,驗證通過后于2014年9月啟動灌鉛。然而,辛勤的付出并沒有換來期待的結(jié)果。在初次屏蔽檢測抽查中,竟有約50%的檢測點不合格,這對西核公司的項目研制團隊來說,是一個沉重的打擊。
作為集團公司的大型非標設備制造企業(yè),重要的科研生產(chǎn)基地,西核公司承擔并完成集團公司的重點科研項目責無旁貸。對于西核公司來說,非標意味著每個項目都是不一樣的,都需要在原有經(jīng)驗上繼續(xù)改進和創(chuàng)新,不斷創(chuàng)新、能打硬仗、勇于攻關(guān)一直是西核公司的核心價值和競爭力所在。
在哪里跌倒就在哪里爬起來。研制團隊的成員們重新振作精神,一起認真分析原因,總結(jié)經(jīng)驗,尋找解決辦法。工程公司的容器設計團隊也常駐現(xiàn)場,與制造團隊同吃同住,共同參與工藝方案的調(diào)整。灌鉛工藝的調(diào)整得到了國家核安全局、機械研究總院的大力支持和幫助,清原公司作為業(yè)主方也提供了全程支持。終于功夫不負有心人,最終經(jīng)γ屏蔽檢測,3220個監(jiān)測點結(jié)果全部合格。2016年10月,灌鉛工藝固化專家評審會召開,經(jīng)審查確定,灌鉛工藝具備固化條件,可滿足批量化生產(chǎn)需求。今年11月,國家核安全局向西核公司頒發(fā)了制造許可證。讓人自豪的是,作為研制項目,原型樣機制造從開工到樣機制造完成僅用了3年時間,研制所用時間與國外有成熟制造技術(shù)的供應商的正常制造周期相當。
其實,這種忘我工作、使命必達的精神品質(zhì),是團隊成員共同的特征。在容器制造過程中,項目總指揮李曉明牽頭召開了13次協(xié)調(diào)會,解決遇到的相關(guān)問題,推動研發(fā)持續(xù)向前。項目總設計師謝亮、項目負責人王慶等多次統(tǒng)籌協(xié)調(diào),與國家核安全局反復溝通,只為研制出適應和滿足未來我國乏燃料運輸需求的容器。因為他們深知,成功研制大型商用乏燃料運輸容器已經(jīng)時不我待。當前我國正處于由核大國邁向核強國的關(guān)鍵時期,特別是中國核電已經(jīng)成為“走出去”的國家名片,每一項技術(shù)都必須掌握在自己手里,不能讓其成為我國核電強大和“走出去”的制約因素。
眾人拾柴火焰高。回望走過的八年,姚琳說,最大的收獲不僅在于參與成功研制了容器,還在于收獲了友誼。“這個項目團隊溫暖如家,為了共同的目標,大家互相扶持、互相幫助,工作越來越默契。”當前,龍舟原型樣機通過驗收,項目組已經(jīng)迎來勝利的曙光,后續(xù)還將繼續(xù)努力,早日實現(xiàn)項目驗收,實現(xiàn)龍舟批量化生產(chǎn),為我國乏燃料外運能力提升助一臂之力。
責任編輯:高佬電力
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