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华龙一号示范工程首台ZH-65型蒸汽发生器通过出厂验收
撰写时间:2017-9-12 文章作者: 文章来源:中国核动力研究设计院

       9月8日,由中国核动力研究设计院自主攻关设计的华龙一号示范工程福清5号机组首台ZH-65型蒸汽发生器在广州市南沙区东方电气(广州)重型机器有限公司顺利通过出厂验收,具备发运条件。

  福建福清核电厂有限公司、中国核电有限公司、中国核动力研究设计院的相关专家参加了验收。环境保护部华北核与辐射安全监督站对验收活动进行了全程监督。

      

       相关背景

  ZH-65——首型具有完全自主知识产权的第三代核电蒸汽发生器

  在核电站所有主设备中,蒸汽发生器个头最高、体积最大、造价最高,被形象的称为“核电之肺”。由于核电站蒸汽发生器设计难度极大,长期以来,大型核电站蒸汽发生器的设计技术及知识产权掌握在美国、法国等国外少数几家设计公司手中。在2010年时,国内还没有大型核电站蒸汽发生器的设计知识产权。在华龙一号核电机组的设计研发过程中,中国核动力研究设计院领导层果断做出决策:自主设计!自筹经费研发!并任命张富源为攻关组组长,举全院之力对蒸汽发生器进行了专项攻关。

  从2010年开始,张富源总师带领研发团队广泛调研了国内外核电站蒸汽发生器的运行经验、采用国际第三代核电站蒸汽发生器的先进设计理念,连续攻克了ZH-65型蒸汽发生器的结构设计、性能验证、知识产权、设计软件、关键材料国产化等一道道技术难关。

  主要设计性能方面,与AP1000机组△125型蒸汽发生器等国外三代核电蒸汽发生器相比,ZH-65型蒸汽发生器出口蒸汽湿度更低、出口饱和蒸汽压力更高、功率重量比更高,设计寿命均达到60年。ZH-65型蒸汽发生器技术上全面达到了国外三代核电蒸汽发生器的水平。

  设计验证方面,ZH-65型蒸汽发生器进行了管子支承板水力试验、汽水分离装置性能试验、流致振动试验、综合性能试验等四个大项(共八个子项)试验。在国内首次完成了对蒸汽发生器各部件性能及综合性能的全面验证,确保了核电蒸汽发生器运行的安全性、稳定性。

  软件研发方面,核动力院从一开始就敏锐的察觉到设计手段自主化的重要性。开发的10个蒸汽发生器设计专用软件,成为国内首个核电设计软件包NESTOR的一部分,具备对外技术转让的条件。

  关键材料国内造不出来,就像巧妇难为无米之炊。研发团队协同国内材料制造厂连续攻克了蒸汽发生器I-690TT合金U形传热管、整体式下封头等大型锻件、人孔密封用石墨密封垫片、螺纹衬套等关键材料的制造技术难关,实现了材料国产化。

  艰难困苦,玉汝于成。福清5号机组首台蒸汽发生器成功通过出厂验收,标志着ZH-65型蒸汽发生器,这一国内首台具有完全自主知识产权并且各关键部件性能及综合性能均经过试验验证的第三代核电蒸汽发生器从图纸变为了现实。

  正如中国核动力院院长罗琦所说的那样“ZH-65型蒸汽发生器是‘华龙一号’桂冠上的一颗璀璨的明珠。”

  精心设计——为自主华龙一号制造护航

  2014年8月28日,华龙一号示范工程福清5、6号机组首台ZH-65型蒸汽发生器开始在东方电气(广州)重型机器有限公司开工制造。与以往二代改进型蒸汽发生器相比,ZH-65型蒸汽发生器采用了大量的先进技术,提高了蒸汽发生器的安全性、可靠性,但随之带来的是制造难度的大幅增加。以防振条组件的安装为例,设计要求防振条与五千多根传热管之间的平均间隙为50微米,比人的头发丝还要细,其制造难度可见一斑。

  为了加强对工程技术风险的管控,核动力院与东方重机结成紧密团队,通力合作解决制造过程中遇到的各种难题。建立了以定期技术交流为骨架、以关键工序技术交底为重点、以工艺技术文件审查进行全面覆盖的工程技术风险的管控体系。

  定期技术交流会上核动力院的设计工程师与东方重机的制造工艺工程师畅所欲言,对发生的制造问题进行经验交流,对下一个周期内的制造工艺进行重点技术剖析,梳理可能存在的技术风险;关键工序时,核动力院的设计工程师蹲点驻厂进行技术交底,与东方重机一道,对关键工艺进行重点把控。三年来,核动力院以平均3个工作日回函的速度审查了海量的制造工艺文件,达2000份之多,电子文档足有3个GB,纸质文件更是足可以整整堆满一间办公室。

  与此同时,核动力院还建立了全面的蒸汽发生器制造经验反馈体系,结合制造过程中遇到的实际问题,对设计要求进行及时的优化调整。

  通过高效的协作,核动力院不仅协助东方重机全面掌握了ZH-65型蒸汽发生器的制造关键工艺,更是与东方重机一起,提前识别出了水平支承连接板焊接、管子管板胀接、防振条安装、最终焊缝局部热处理中防传热管变形(防Tube Ding)等关键技术风险点并与东方重机一同进行了重点技术攻关,保证了制造工作的顺利推进。为ZH-65型蒸汽发生器的顺利验收奠定了坚实的基础。

  坚定信念——走自主创新的道路

  “华龙一号”是我国具有完整自主知识产权的第三代核电品牌,是中国核电走出去的国家名片。“华龙一号为我撑腰,我去国际舞台为你们扬名!”,李克强总理掷地有声的豪言壮语仍萦绕在耳畔。

  ZH-65型蒸汽发生器的出厂验收,证明了我国已经完全具备了对第三代核电百万千瓦级蒸汽发生器自主研发设计能力,更加坚定了中核人立足自主创新、发展民族核电的信心,对推动我国核电设备自主化设计创新,推动从“中国制造”迈向“中国创造”,具有非常重要的激励作用和深远的历史意义。