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編者按
在核電發(fā)展中，設(shè)計(jì)的作用舉足輕重。
就一座核電站的建設(shè)而言，設(shè)計(jì)就像一條紅線，貫穿于從立項(xiàng)、選址、可行性研究、設(shè)備采購(gòu)、招標(biāo)、建設(shè)直到電站運(yùn)行的每一個(gè)環(huán)節(jié)。沒(méi)有自主設(shè)計(jì)，就談不上自主建造。
可以說(shuō)，設(shè)計(jì)是核電站的靈魂。
黨中央早就確定了核電發(fā)展“以我為主，中外合作”的方針，實(shí)踐一再證明了這一方針的正確性。胡錦濤總書(shū)記曾指出，核電是高技術(shù)的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。實(shí)踐證明，高技術(shù)特別是核心技術(shù)拿錢是買不來(lái)的。要繼續(xù)堅(jiān)持以我為主，這是發(fā)展核電的必由之路。十六屆五中全會(huì)提出，要通過(guò)自主創(chuàng)新，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)。
中外合作的目的是引進(jìn)技術(shù)，建成學(xué)會(huì)，基本點(diǎn)落在“以我為主”上。只有做到“以我為主”，進(jìn)行親身實(shí)踐，才能真正做到“中外合作”，才能學(xué)到國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)。“以我為主”的核心是“自主設(shè)計(jì)”。只有“自主設(shè)計(jì)”，才能承擔(dān)工程的技術(shù)責(zé)任，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備分散采購(gòu)和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，才能實(shí)現(xiàn)今后的技術(shù)改造和優(yōu)化。
創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的動(dòng)力和源泉。在目前國(guó)際核電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的形勢(shì)下，只有實(shí)現(xiàn)了自主設(shè)計(jì)，才能真正在核電發(fā)展中占據(jù)主導(dǎo)地位，才能不受制于人，才能不斷提高自主創(chuàng)新能力。
11月26日，在成都召開(kāi)的中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院40周年慶典大會(huì)上，兩位同屬中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司、在核電領(lǐng)域并肩奮戰(zhàn)多年的老朋友——楊岐和李永江見(jiàn)面了。楊岐是核動(dòng)力院的前任院長(zhǎng)，李永江是秦山二期核電公司的董事長(zhǎng)。楊岐任核動(dòng)力院院長(zhǎng)的時(shí)候，正是秦山二期核電站工程建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期。
李永江握著楊岐的手，對(duì)他說(shuō)：“感謝你啊老朋友，感謝你們?cè)诤芏鄨?chǎng)合宣傳、夸獎(jiǎng)秦山二期核電站。”楊岐說(shuō)：“秦山二期核電站是咱們的孩子，不值一謝。”他心想，我們是核電站的親媽，你們應(yīng)該是繼母，談得上感謝嗎？
“親媽”與“繼母”雖是個(gè)玩笑式的比喻，但卻在一定程度上點(diǎn)出了核電站設(shè)計(jì)、建設(shè)與運(yùn)營(yíng)之間的關(guān)系。核電站從無(wú)到有，“十月懷胎”，首先是在設(shè)計(jì)者的手中一點(diǎn)一滴地孕育、成熟、長(zhǎng)大的。經(jīng)過(guò)建造，孩子出生了，交到了核電站業(yè)主的手中，就和設(shè)計(jì)院沒(méi)有了關(guān)系。設(shè)計(jì)的重要作用也常常被人們忽略。
“中國(guó)堆谷”聲名遠(yuǎn)播
核電站與一般電站的根本區(qū)別在于核島，而核島的關(guān)鍵在于核反應(yīng)堆和主冷卻劑系統(tǒng)。
承擔(dān)秦山二期核電站核反應(yīng)堆及主冷卻劑系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)的就是中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院。
在核電領(lǐng)域，核動(dòng)力院的名聲可謂響遏行云。核動(dòng)力院是我國(guó)唯一的核動(dòng)力大型綜合性基地，主要從事核反應(yīng)堆工程研究、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、運(yùn)行及小批量生產(chǎn)。
上世紀(jì)70年代，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院自行設(shè)計(jì)、建造了我國(guó)第一座壓水型核動(dòng)力反應(yīng)堆，打破了帝國(guó)主義的封鎖和核訛詐。
80年代，自行設(shè)計(jì)和建成了中子能量居亞洲第一、世界第三的高通量工程實(shí)驗(yàn)堆，它是我國(guó)開(kāi)展核動(dòng)力技術(shù)研究的大型實(shí)驗(yàn)堆，為國(guó)防建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。
90年代，成功建成了我國(guó)首座脈沖型反應(yīng)堆，打破了美國(guó)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的獨(dú)家壟斷，成為世界上第二個(gè)掌握這一技術(shù)的國(guó)家。
2002年，自主設(shè)計(jì)的秦山核電二期核電站1號(hào)機(jī)組投入使用，核電站特別是反應(yīng)堆及主冷卻劑系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，為我國(guó)核電自主化的重大跨越做出了歷史性貢獻(xiàn)，標(biāo)志著我國(guó)已基本具備百萬(wàn)千瓦級(jí)核電科研設(shè)計(jì)的能力。
由于這些突出的成就，核動(dòng)力院被盛譽(yù)為“中國(guó)核動(dòng)力工程的搖籃”，又被稱為“中國(guó)堆谷”。
“中國(guó)堆谷”的研究者們通過(guò)競(jìng)標(biāo)獲得了秦山二期核電站核反應(yīng)堆及主冷卻劑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。在中國(guó)核動(dòng)力院報(bào)刊登的《往昔歲月——講述我們自己的故事》欄目中，記者讀到一段關(guān)于秦山二期投標(biāo)經(jīng)過(guò)的回憶：
1988年，國(guó)家決定對(duì)秦山二期核電站的工程設(shè)計(jì)任務(wù)，采取招標(biāo)的競(jìng)爭(zhēng)方式確定承包單位。在當(dāng)時(shí)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制尚不完備，計(jì)劃經(jīng)濟(jì)在人們頭腦中還占有一席之地的時(shí)候，有單位認(rèn)為招標(biāo)只是走走形式而已，最終任務(wù)還是會(huì)通過(guò)分配的形式落實(shí)到單位。但隨著招標(biāo)會(huì)的進(jìn)程向前推進(jìn)，天平開(kāi)始向核動(dòng)力院、傾斜，中標(biāo)的呼聲也越來(lái)越高。經(jīng)過(guò)最終的陳述、答辯，核動(dòng)力院以絕對(duì)的分?jǐn)?shù)優(yōu)勢(shì)在反應(yīng)堆及主冷卻劑系統(tǒng)這一設(shè)計(jì)標(biāo)段中勝出，一舉中標(biāo)。
核動(dòng)力院副院長(zhǎng)黃學(xué)清說(shuō)，秦山二期工程投標(biāo)成功，在核動(dòng)力院歷史上具有積極而深遠(yuǎn)的意義，它不僅為核動(dòng)力院引進(jìn)了大量的核電先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)還穩(wěn)定和造就了一支核電研究設(shè)計(jì)的精英隊(duì)伍，這是我們進(jìn)入核電領(lǐng)域的第一個(gè)重大工程任務(wù)。
秦山二期核電站最值得驕傲的是設(shè)計(jì)
秦山核電二期工程1號(hào)機(jī)組自1996年第一罐混凝土澆注以來(lái)，經(jīng)過(guò)6年建設(shè)，提前或按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)了重大節(jié)點(diǎn)目標(biāo)：2001年12月28日反應(yīng)堆首次臨界；2002年2月6日并網(wǎng)發(fā)電；2002年3月31日達(dá)到滿功率；2002年4月15日投入商業(yè)運(yùn)行。1號(hào)機(jī)組投運(yùn)以來(lái)保持穩(wěn)定運(yùn)行。這是繼秦山核電站實(shí)現(xiàn)祖國(guó)大陸核電零的突破后，我國(guó)核電發(fā)展新的里程碑，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)自主建設(shè)商用核電站的重大跨越。
1、 2號(hào)機(jī)組經(jīng)過(guò)連續(xù)運(yùn)行，取得了良好的業(yè)績(jī)。實(shí)踐證明：我國(guó)首臺(tái)600MW核電機(jī)組的設(shè)計(jì)是成功的，具有較高的安全技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能，工程質(zhì)量是好的。核反應(yīng)堆熱工安全余量加大，反應(yīng)堆壽期延長(zhǎng)，達(dá)到了目前國(guó)際上核電站反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的相應(yīng)水平，部分性能指標(biāo)接近或達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家為新建核電站制定的《用戶要求文件》（URD）的要求。1330美元/KW的比投資是目前世界上幾十座在建和已建成核電機(jī)組中造價(jià)較低的。這些特性正受到國(guó)際核工業(yè)界的廣泛關(guān)注。
今天，秦山二期核電站以其驕人業(yè)績(jī)贏得了許多贊譽(yù)：它實(shí)現(xiàn)了我國(guó)核電國(guó)產(chǎn)化的重大跨越，是中國(guó)人的驕傲。
中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院原院長(zhǎng)楊岐說(shuō)，秦山二期最值得驕傲的是設(shè)計(jì)，沒(méi)有自主設(shè)計(jì)，就沒(méi)有自主建造、自主運(yùn)營(yíng)、自主管理。
秦山核電二期工程采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，遵循“以我為主，中外合作”的建設(shè)方針。核電站技術(shù)方案、總體參數(shù)的選定和工程設(shè)計(jì)都是自主進(jìn)行的。重大科技開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證主要依靠中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核動(dòng)力實(shí)驗(yàn)基地。在以我為主的前提下，以大亞灣核電站作為設(shè)計(jì)參考，引進(jìn)國(guó)外設(shè)計(jì)資料和軟件，對(duì)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)進(jìn)行國(guó)際咨詢。
“以我為主”的核心是自主設(shè)計(jì)
中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院承擔(dān)了秦山核電二期工程反應(yīng)堆及反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和相關(guān)儀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)工作先后經(jīng)歷了方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)三個(gè)階段。包括總體設(shè)計(jì)、堆芯設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)、工廠設(shè)計(jì)和安全分析。從開(kāi)始到完工，共完成方案設(shè)計(jì)文件83份，初步設(shè)計(jì)文件367份，施工設(shè)計(jì)文件2000余份。
核動(dòng)力院副院長(zhǎng)黃學(xué)清說(shuō)，秦山二期核電站的設(shè)計(jì)盡管以大亞灣核電站為參考，但需要將三個(gè)環(huán)路改為兩個(gè)環(huán)路，還要考慮改進(jìn)與提高，因而基本上是全新的堆芯設(shè)計(jì)、全新的環(huán)路布置設(shè)計(jì)和不同的反應(yīng)堆主設(shè)備設(shè)計(jì)。秦山二期核電站的反應(yīng)堆堆芯采用121組燃料組件，降低了平均線功率密度；反應(yīng)堆熱工安全余量大于15%，滿足了URD的要求。增大了專設(shè)安全系統(tǒng)的可靠性和容量，加大了安全殼空間，提高了緩解事故后果的能力；增大了堆內(nèi)構(gòu)件與壓力容器之間的水層厚度，減少了快中子注量對(duì)壓力容器的輻照損傷，延長(zhǎng)了反應(yīng)堆壓力容器的工作壽期；增大了穩(wěn)壓器的比容積，在反應(yīng)堆壓力容器上增設(shè)2個(gè)直接安全注入口，提高了安全性、可靠性。
在自主設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，吸取了在集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)方面取得的成果，成功開(kāi)發(fā)了采用集成電路的反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)和控制棒棒位系統(tǒng)。
從1號(hào)機(jī)組的759項(xiàng)調(diào)試試驗(yàn)結(jié)果和并網(wǎng)發(fā)電后運(yùn)行情況看，秦山核電二期工程的設(shè)計(jì)是成功的。在100%堆功率情況下，電功率達(dá)到670MW，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值。堆芯臨界硼濃度、控制棒當(dāng)量、堆芯功率分布等的實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值符合得非常好，精度達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
試驗(yàn)研究與開(kāi)發(fā)是自主設(shè)計(jì)、技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新的基礎(chǔ)
秦山二期反應(yīng)堆和主冷卻劑系統(tǒng)是引進(jìn)技術(shù)消化再創(chuàng)新的結(jié)果。
遵照江澤民同志關(guān)于“今后我們還是要自己搞核電設(shè)備，不能老是買下去”的指示，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院興建了15個(gè)具有國(guó)際水平的綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，為秦山核電二期工程反應(yīng)堆進(jìn)行了反應(yīng)堆整體水力模擬試驗(yàn)、反應(yīng)堆堆內(nèi)構(gòu)件流致振動(dòng)試驗(yàn)、反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動(dòng)線冷態(tài)對(duì)中和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)熱態(tài)綜合試驗(yàn)、反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動(dòng)線抗震試驗(yàn)等9大項(xiàng)科研與試驗(yàn)驗(yàn)證以及反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備工程樣機(jī)研制。
秦山二期核電站的主系統(tǒng)從大亞灣核電站的三環(huán)路改為兩環(huán)路后，反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)徑變小，堆內(nèi)構(gòu)件總體結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化，冷卻劑流動(dòng)特性也發(fā)生了變化。針對(duì)這些變化，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，進(jìn)行了1∶4整體水力模擬試驗(yàn)和1∶5堆內(nèi)構(gòu)件流致振動(dòng)試驗(yàn)這兩大綜合性設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)。在機(jī)組調(diào)試階段又進(jìn)行了堆內(nèi)構(gòu)件流致振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。實(shí)測(cè)結(jié)果再次證明了秦山核電二期工程堆內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)的合理性。在任何實(shí)測(cè)工況下，流體造成的振幅較小，抗高頻振動(dòng)疲勞的安全因子很大，滿足有關(guān)安全要求。
在控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)研制的10年中，開(kāi)展了包括各種錯(cuò)對(duì)中、落棒、抗震、熱態(tài)綜合考驗(yàn)等試驗(yàn)，完成了850萬(wàn)步壽命考驗(yàn)，遠(yuǎn)超過(guò)核電站設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自主設(shè)計(jì)和國(guó)內(nèi)制造。
楊岐說(shuō)，這些試驗(yàn)研究項(xiàng)目，不僅幫助我們消化吸收了引進(jìn)技術(shù)，為設(shè)計(jì)提供了可靠的、優(yōu)化的設(shè)計(jì)輸入，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了工程驗(yàn)證，為修改設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，而且為核安全評(píng)審提供了佐證，為自主創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。這些充分說(shuō)明，要達(dá)到自主設(shè)計(jì)的目標(biāo)，關(guān)鍵的試驗(yàn)研究與開(kāi)發(fā)是必不可少的。
秦山核電二期工程的建成，增強(qiáng)了我國(guó)自主發(fā)展核電的能力，為自主設(shè)計(jì)建造百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院也因此取得了設(shè)計(jì)300MW一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)路壓水堆核電站的業(yè)績(jī)和經(jīng)驗(yàn)，掌握了大量設(shè)計(jì)技術(shù)和試驗(yàn)研究手段，鍛煉并形成了一支具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的核電科研開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)隊(duì)伍。
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