隨著(zhù)“華龍一號”全球首個(gè)示范工程——中核集團福清核電5、6號機組5月5日通過(guò)竣工驗收，“華龍一號”全球首個(gè)示范工程已全面建成。
驗收組認為，“華龍一號”全球首個(gè)示范工程全面建成，標志著(zhù)我國核電技術(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能力體系，大幅提升了中國核電的全球競爭力；為華龍一號后續批量化建設項目提供良好借鑒，也為持續優(yōu)化我國能源結構、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展提供了新的解決方案。
制造業(yè)是立國之本、強國之基。實(shí)體經(jīng)濟要靠自己，制造業(yè)要靠自己。
核電技術(shù)門(mén)類(lèi)多、科技含量高、可靠性要求高，產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋廣。“華龍一號”系列核電機組建設全面展開(kāi)，以工程建設為牽引，推進(jìn)創(chuàng )新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，以市場(chǎng)應用促進(jìn)技術(shù)迭代，促進(jìn)國產(chǎn)化應用和高端裝備制造升級，提升產(chǎn)品性能、降低成本。中國制造也在這個(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(mài)給你們還能給誰(shuí)？”
2005年前后，對中國自主的核能事業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，有兩道關(guān)卡難以跨越，其中一項就是核燃料。很長(cháng)一段時(shí)間里，我國高性能壓水堆燃料組件嚴重依賴(lài)進(jìn)口，核心原材料和零部件的供貨渠道和定價(jià)權由國外控制。多年來(lái)，大型商用壓水堆的燃料組件在國內生產(chǎn)一直是采用國外進(jìn)口的技術(shù)，雖然實(shí)現了生產(chǎn)的本土化和本地化，但技術(shù)都是國外的。
主要從事核燃料元件設計研究工作的中國核工業(yè)集團有限公司核燃料元件領(lǐng)域首席專(zhuān)家、核電燃料設計研發(fā)項目總設計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(cháng)期向中國供應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)現批量化供貨。
當焦擁軍向該公司項目經(jīng)理詢(xún)問(wèn)向中方供貨具體事宜之時(shí)，“我們舊格架庫存量那么大，產(chǎn)品不賣(mài)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，跟上核電出口和應用的需求，2010年，在相關(guān)部委支持下，中核集團將“CF系列燃料（壓水堆燃料元件設計制造技術(shù)）”列為集團首批科技重點(diǎn)專(zhuān)項之一。焦擁軍任總設計師。
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。
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，按照設計，位于中間的3×3的9根熱棒應該先達到臨界，但是實(shí)驗過(guò)程中，處于外圍的16根冷棒卻先觸發(fā)了臨界。研發(fā)團隊經(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)驗的管坯開(kāi)裂，也曾讓研發(fā)人員飛赴生產(chǎn)現場(chǎng)，連夜調整工藝。
從“小米加步槍”的簡(jiǎn)陋設施到上千燃料元件的設計方案與實(shí)驗優(yōu)化，如今自主CF3燃料組件已逐步應用于核電站中。
每噸150萬(wàn)元傳熱管造價(jià)降了一半
無(wú)獨有偶，在“華龍一號”研發(fā)攻關(guān)的過(guò)程中，還有很多類(lèi)似的故事。比如，“蒸汽發(fā)生器”是核電站不可缺少的主設備之一，被稱(chēng)為“核鍋爐”。它結構復雜，由近萬(wàn)個(gè)零件構成，價(jià)格昂貴，每臺動(dòng)輒就近兩億元。
在2007年以前，大型核電站的蒸汽發(fā)生器的設計技術(shù)及知識產(chǎn)權都掌握在美國、法國等少數幾家設計公司手中。國內百萬(wàn)千瓦級核電站的蒸汽發(fā)生器都是外國公司負責設計的，不但價(jià)格昂貴，而且技術(shù)轉讓條款也十分苛刻。
中核集團華龍一號蒸汽發(fā)生器總設計師張富源和團隊一起，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內首個(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)性能試驗臺架，開(kāi)始了試驗。
傳熱管是蒸汽發(fā)生器最關(guān)鍵的部件，每臺蒸汽發(fā)生器有5835根17.48×1.02（mm）規格的因科鎳爾合金U形傳熱管，2012年以前，這種規格的傳熱管全靠進(jìn)口，費用高達150萬(wàn)元一噸。
張富源和團隊用兩年時(shí)間，研究設計出了能抗高溫高壓、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”自主設計技術(shù)攻關(guān)任務(wù)。
核電產(chǎn)業(yè)鏈包括了研發(fā)、設計、采購、制造、安裝、調試、運行等多個(gè)環(huán)節，產(chǎn)業(yè)鏈條長(cháng)，一次性投資金額大，對相當多的產(chǎn)業(yè)形成直接和間接的拉動(dòng)作用。
按目前市場(chǎng)情況測算，每臺“華龍一號”機組全壽期內在國內創(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。
示范工程建設也帶動(dòng)了高端裝備制造業(yè)升級與技術(shù)自主創(chuàng )新。“華龍一號”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(zhù)拉動(dòng)作用。
據了解，僅在四川一個(gè)省，“華龍一號”首批項目就帶動(dòng)了30余家企業(yè)和科研院所參與配套，產(chǎn)業(yè)規模超過(guò)300億元，涉及重大裝備、數字化儀控等領(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，邀請相關(guān)單位參與；幫助其完善核安全級設備的生產(chǎn)體系，以此逐步推動(dòng)高端裝備制造業(yè)的升級。”核動(dòng)力院產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)高級經(jīng)理李海博說(shuō)。
他舉了主管道為例，主管道是核電站反應堆冷卻劑系統的主要承壓設備之一。“最早的管道是鑄造工藝，管道容易出現氣孔、夾雜等缺陷，無(wú)法滿(mǎn)足核電站60年設計壽命的要求。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)，主管道設計好后，由裝備企業(yè)承擔制造工作。“在此之前，這家公司不掌握這類(lèi)型的鍛造工藝，但通過(guò)‘華龍一號’的研發(fā)，不僅促進(jìn)了企業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，也保證了核心技術(shù)的自主化。”
據悉，中國核動(dòng)力研究設計院還在成都的雙流建設了產(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”的前世今生以文藝作品的形式展現在觀(guān)眾面前。這是幾代人為中國核工業(yè)發(fā)展前赴后繼、賡續奮斗的故事。“華龍一號”的故事，還在由后來(lái)人繼續書(shū)寫(xiě)。
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