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核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家安全重要基石。我國(guó)已建立起包括鈾礦地質(zhì)勘探、鈾礦采冶、鈾純化、鈾濃縮、元件制造、核電、乏燃料后處理、放射性廢物處理處置等環(huán)節(jié)的完整核工業(yè)體系，核工業(yè)已經(jīng)成為軍民結(jié)合產(chǎn)業(yè)的標(biāo)桿。作為我國(guó)核工業(yè)自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和機(jī)制創(chuàng)新成果并擁有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)“華龍一號(hào)”也已成為中國(guó)在“一帶一路”建設(shè)中核電走出去的一張亮麗的國(guó)家名片。
中國(guó)核電工程有限公司研發(fā)中心
硬核實(shí)力 做先進(jìn)核能研發(fā)尖兵
核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家安全重要基石。技術(shù)創(chuàng)新是核工業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。核電工程配套軟件以及先進(jìn)核動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)軟件的開發(fā)是中核集團(tuán)戰(zhàn)略發(fā)展方向，同時(shí)也是科技創(chuàng)新核心能力提升的要求。中國(guó)核電工程有限公司一直參與中核集團(tuán)設(shè)計(jì)與分析軟件研發(fā)工作，在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量保證體系下，采用標(biāo)準(zhǔn)的軟件工程化發(fā)流程，同時(shí)引入第三方測(cè)試和驗(yàn)證，參與完成了核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)計(jì)算軟件平臺(tái)、堆芯設(shè)計(jì)分析軟件、源項(xiàng)與屏蔽設(shè)計(jì)分析軟件、熱工水力與安全分析軟件、設(shè)備與系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析軟件等一批自主化軟件產(chǎn)品，并已應(yīng)用于華龍一號(hào)的國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)。下一步，中核集團(tuán)將繼續(xù)結(jié)合科研工程需求，進(jìn)一步開展軟件技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)“至2020年擬研發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平、功能配套、主要應(yīng)用于核電工程設(shè)計(jì)并兼顧核動(dòng)力工程設(shè)計(jì)的軟件產(chǎn)品，形成完善的核電核動(dòng)力工程設(shè)計(jì)軟件技術(shù)研發(fā)體系，提高我國(guó)核電技術(shù)自主研發(fā)能力和競(jìng)爭(zhēng)力”的目標(biāo)。
以華龍一號(hào)為例，圍繞核電研發(fā)反應(yīng)堆堆芯、燃料自主化、裝備制造自主化三大塊，“華龍一號(hào)”研發(fā)設(shè)計(jì)方中國(guó)核電工程有限公司進(jìn)行了大量工作，并得到了國(guó)內(nèi)和國(guó)際行業(yè)的認(rèn)可。在計(jì)算分析軟件、反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì)、燃料技術(shù)、能動(dòng)和非能動(dòng)安全技術(shù)等方面全面實(shí)現(xiàn)了重大突破，真正掌握了核心技術(shù)和未來競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。
177堆芯、雙層安全殼、能動(dòng)與非能動(dòng)安全系統(tǒng)、抗震能力、抗大飛機(jī)撞擊能力，這些關(guān)鍵詞共同構(gòu)成了“華龍一號(hào)”這一中國(guó)自主核電堆型“畫像”。其中能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合是華龍一號(hào)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)基于福島核事故的經(jīng)驗(yàn)反饋提出的革新性創(chuàng)新思路。
PCS試驗(yàn)臺(tái)架
非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)(PCS)是能動(dòng)和非能動(dòng)技術(shù)的重要組成部分，PCS試驗(yàn)成果也是“華龍一號(hào)”全球首堆裝料的必要條件。
中國(guó)核電工程有限公司PCS系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)首次開發(fā)非能動(dòng)系統(tǒng)，針對(duì)非能動(dòng)系統(tǒng)重點(diǎn)關(guān)注的自然循環(huán)的建立及運(yùn)行特性開展了反復(fù)迭代及論證分析，并搭建了PCS系統(tǒng)性能驗(yàn)證試驗(yàn)裝置，最終在我國(guó)首次完成了非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的研發(fā)。“華龍一號(hào)”示范工程開工，研究工作卻并未結(jié)束，由于尚未在工程上實(shí)際應(yīng)用，因此開展PCS系統(tǒng)綜合性能研究以進(jìn)一步驗(yàn)證其功能的有效性和可信性，被確定為開工許可證條件。
歷經(jīng)8年，隨著大型安全殼綜合試驗(yàn)裝置的建成，2018年10月底，研發(fā)團(tuán)隊(duì)完成全部11組工況試驗(yàn)并向核安全當(dāng)局提交試驗(yàn)報(bào)告，為“華龍一號(hào)”全球首堆福清5、6號(hào)機(jī)組順利裝料奠定了基礎(chǔ)。
PCS設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的專利“一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)”及“一種核電站能動(dòng)與非能動(dòng)結(jié)合的堆芯剩余熱量排出系統(tǒng)”連續(xù)兩年榮獲國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局評(píng)選的專利領(lǐng)域奧斯卡獎(jiǎng)——“中國(guó)專利獎(jiǎng)”，成為中國(guó)核電工程有限公司科技創(chuàng)新領(lǐng)域的領(lǐng)軍力量。
非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)性能驗(yàn)證試驗(yàn)裝置和大型安全殼綜合試驗(yàn)臺(tái)架的建成及成功的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為中國(guó)核電工程有限公司研發(fā)中心“科技創(chuàng)新平臺(tái)、科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新平臺(tái)、軍民雙向融合平臺(tái)”規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
華龍一號(hào)全景
創(chuàng)新突圍 消解核電“鎖喉之痛”
中國(guó)核工業(yè)人堅(jiān)守國(guó)產(chǎn)化路線，力求核電技術(shù)能夠真正獨(dú)立自主、不受國(guó)外制約。核電設(shè)備的制造能力是國(guó)內(nèi)制造業(yè)水平的試金石，中核集團(tuán)全力支持核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。其中，所有設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中，最艱難的就是“華龍一號(hào)”主泵國(guó)產(chǎn)化。
主泵是核電站一回路反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中唯一高速旋轉(zhuǎn)的核一級(jí)設(shè)備，作為反應(yīng)堆中循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)力源被業(yè)界比喻為核電站“心臟”，結(jié)構(gòu)精密、系統(tǒng)復(fù)雜、制造難度極大，2008年之前國(guó)內(nèi)已建成核電站的主泵均是從國(guó)外進(jìn)口，像這種關(guān)鍵設(shè)備不掌握在自己手里，對(duì)電站的建設(shè)就可能造成制約性的影響。
主泵的國(guó)產(chǎn)化是個(gè)漫長(zhǎng)且艱辛的過程。2007年，中核集團(tuán)中國(guó)核電工程有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中核工程公司”)開始承擔(dān)核電廠總承包工作，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)接觸過主泵的人就非常少，真正了解主泵的人更是鳳毛麟角，國(guó)內(nèi)沒有一家單位能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造主泵，更不用說百萬千瓦級(jí)主泵。
2008年，該公司依托福清、方家山項(xiàng)目啟動(dòng)主泵國(guó)產(chǎn)化，以治愈前期電站進(jìn)口主泵的依賴癥。中核工程公司建立從基層項(xiàng)目管理人員到公司領(lǐng)導(dǎo)甚至中核集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)的協(xié)調(diào)機(jī)制，成立了主泵國(guó)產(chǎn)化的專項(xiàng)組，積極協(xié)調(diào)國(guó)外廠家與國(guó)內(nèi)主泵合作方開展技術(shù)轉(zhuǎn)讓交流，安排項(xiàng)目人員駐廠推動(dòng)主泵國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展，幫助廠家建立了一整套主泵項(xiàng)目管理、質(zhì)保體系，并在資金上全力支持主泵國(guó)產(chǎn)化。
全流量試驗(yàn)是驗(yàn)證主泵性能的關(guān)鍵，包含15大項(xiàng)30余小項(xiàng)性能考核試驗(yàn)，涉及常規(guī)運(yùn)行以及斷水、斷電等破壞性工況試驗(yàn)。主泵制造廠家哈電動(dòng)裝公司投資2億人民幣啟動(dòng)國(guó)內(nèi)首個(gè)全流量試驗(yàn)臺(tái)建設(shè)，中核工程公司全程派駐主泵專家參與協(xié)助，試驗(yàn)臺(tái)架于2012年建成并投入使用。哈電動(dòng)裝成為國(guó)內(nèi)首個(gè)具備開展主泵全流量試驗(yàn)?zāi)芰Φ膹S家，為后續(xù)項(xiàng)目主泵全面國(guó)產(chǎn)化掃清了道路。
“華龍一號(hào)”主泵高10米，重130噸，可在5分鐘內(nèi)灌滿一個(gè)奧運(yùn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)泳池，單臺(tái)主泵6000多個(gè)部件，制造周期4年，技術(shù)與質(zhì)量文件1000余份。在三代核電“華龍一號(hào)”技術(shù)要求大幅提升的情況下，中核工程公司作為“華龍一號(hào)”研發(fā)設(shè)計(jì)及工程總承包單位，將主泵項(xiàng)目繼續(xù)作為國(guó)產(chǎn)化的“試金石”，與主泵設(shè)備制造商哈電動(dòng)裝協(xié)同合作，將主泵壽命提升至60年，自主完成全流量試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)改造工程，加快主泵全面國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
10年間，主泵的國(guó)產(chǎn)化一步一個(gè)腳印，實(shí)現(xiàn)了“從無到有”的跨越。從福清1、2號(hào)搭建國(guó)內(nèi)首個(gè)主泵全流量試驗(yàn)臺(tái)架、實(shí)現(xiàn)泵殼和電機(jī)的設(shè)計(jì)制造、主泵泵體少量部件的國(guó)產(chǎn)化，到福清3、4號(hào)，泵體國(guó)產(chǎn)化范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，并包含部分關(guān)鍵部件，逐步地提升了主泵國(guó)內(nèi)制造能力。在中核工程的推動(dòng)下，哈電動(dòng)裝公司獲得國(guó)家核安全局頒發(fā)的主泵制造許可證、設(shè)計(jì)許可證。中核工程公司與哈電動(dòng)裝公司共同努力，在國(guó)內(nèi)首個(gè)主泵全流量試驗(yàn)臺(tái)上自主完成了“華龍一號(hào)”首臺(tái)主泵組裝與全流量試驗(yàn)，最終使我國(guó)具備了主泵自主制造、總體設(shè)計(jì)能力，基本實(shí)現(xiàn)了主泵的國(guó)產(chǎn)化。“華龍一號(hào)”首臺(tái)主泵已于2018年底引入核島。主泵的國(guó)產(chǎn)化使主泵不再受制于人，解決了自主核電出口的鎖喉之痛。
華龍一號(hào)全球首堆主泵電機(jī)
通過幾代核工業(yè)人的不懈努力，我國(guó)核電國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)全世界最高。如今，“華龍一號(hào)首堆實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化率90%以上，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系列化后達(dá)到95%以上，相關(guān)設(shè)備儀表的制造涉及國(guó)內(nèi)5400余家企業(yè)。其余部分不是沒有能力實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，而是本著最高效、節(jié)約成本的方式，沒必要國(guó)產(chǎn)化，且這10%也不會(huì)制約我們的發(fā)展。”作為“華龍一號(hào)”研發(fā)設(shè)計(jì)與工程總包單位，中核集團(tuán)中國(guó)核電工程有限公司總經(jīng)理劉巍曾在央視《對(duì)話》欄目中如此解釋國(guó)產(chǎn)核電的國(guó)產(chǎn)化率問題。
核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，也是軍民融合的重點(diǎn)行業(yè)，在面臨新一輪人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇期，在構(gòu)筑我國(guó)人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和世界科技強(qiáng)國(guó)過程中，要繼續(xù)發(fā)揚(yáng)“兩彈一星”精神，勇于登攀，奮發(fā)進(jìn)取，加快實(shí)現(xiàn)我國(guó)由核大國(guó)向核強(qiáng)國(guó)跨越。 該文觀點(diǎn)僅代表作者本人，如有文章來源系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，本網(wǎng)系信息發(fā)布平臺(tái)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系本網(wǎng)及時(shí)刪除。
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