从实验室走向生产线高温气冷堆核电站示范工程投产

全球首座第四代核电站正式投产并进入商业运营

◎本报记者 杜鹏

12月6日，在山东荣成石岛湾，全球首个完全自主知识产权的第四代核电站华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程正式投运。功率水平并进入商业运营。 标志着我国在高温气冷堆核电技术领域已处于世界领先地位。

2003年以来，中国华能集团有限公司（以下简称“中国华能”）、清华大学、中国核工业集团公司（以下简称“中核集团”）等围绕高温气冷堆示范工程。 打造一批我国自主研发、设计、制造的先进核电技术装备。

从实验室到生产线

多项高温气冷堆关键技术装备诞生于清华大学实验室。 在从实验室走向生产线的过程中，中核集团与清华大学针对生产线运行的重复性、智能化、自动化等特点，进行了大量的适应性创新。

“球形燃料元件是石岛湾高温气冷堆的一项重要创新。在球形燃料元件净化设备中，学校内燃料元件的空间布局原来是人工布置的，到达工厂后，固定机器人采用点位作业布局，大大提高了球形燃料元件净化设备的效率，提高了速度和精度，减少了人为影响。” 清华大学核与新能源技术研究院（以下简称“核研究院”）党委书记唐亚平说。

主氦鼓风机是高温气冷堆的关键设备。 其功能相当于传统压水堆机组的主泵，是高温气冷堆的“心脏”。 “整个主氦鼓风机最关键、最棘手的问题就是主氦鼓风机采用电磁轴承技术。” 核研究所主氦鼓风机项目负责人王红表示，电磁轴承有很多优点，但当其应用于电路的主氦鼓风机时，国际上尚无先例，其应用风险高，研发难度大。

清华大学在电磁轴承设计、控制和传感器开发方面拥有领先技术。 “这也是主氦鼓风机采用电磁轴承技术路线的底气。” 不过，王宏也表示，技术先进并不意味着可以直接应用。 在主氦鼓风机工程样机开发初期，国产电磁轴承的产品成熟度和制造工艺“比如电磁轴承定转子各部件的间隙控制就涉及到多个垫片的现场试装”以及垫片厚度匹配和研磨。”

为了不影响整体项目进度，开发团队采取了“国内技术-国外产品相互迭代”的研发思路。 首先，基于自主研发的国产电磁轴承，开发了主氦鼓风机工程样机，验证其设计可靠性； 然后，采用国外成熟的电磁轴承产品生产主要氦风机产品用于示范项目。 与此同时，国产电磁轴承也依靠技术反馈，不断提高产品成熟度，满足后续工程技术要求，并成功从实验室走向应用一线，最终实现了关键部件的国产化。整个主氦鼓风机。

练习组装“刺绣”技巧

作为全球首个自主创新示范工程，石岛湾高温气冷堆的多项设备也是全球首创。 它们设计新颖、精度要求高，这对设备装配提出了极高的要求。 装配团队为此开发了一种“刺绣”。 努力。

石岛湾高温气冷堆蒸汽发生器是世界上第一台直流逆流螺旋盘管蒸汽发生器。 也是目前世界上换热功率最大、蒸汽出口温度最高的蒸汽发生器。 很多设计都是世界首创，适合组装。 带来挑战。

“以出口连接管的设计为例，每台蒸发器有上千根形状各异的连接管，直径小，长度大，每根管子平均有七八匝。” 中国核能技术有限公司（以下简称“中国核能集团公司”主设备研究中心主任王印告诉科技日报记者，各个连接管道如何转动、如何布置装配顺序，以及如何在狭小的空间内紧密排列数千根连接管以满足各种设计要求，这些影响全身的问题都需要统筹考虑，并没有经验可供参考。

为攻克装配难题，中核能源充分发挥纽带作用，推动技术研发单位清华大学与制造商哈尔滨电气集团有限公司开展联合攻关。 他们先后设计了3种布管方案，制作了3套实物模型，顺利完成了布管。 线路设计，确定数千条连接管的装配工艺顺序，促进设备的成功应用。

严格调试为机组“扫雷”

由于核技术的特殊性，核电站的调试工作有着近乎严格的要求。 从设备制造到最终调试投入运行，中间埋藏着许多意想不到的“闪电点”。 业界也形象地称呼调试工作。 充当船员安全“排雷”的角色。

隔膜压缩机是示范工程氦气循环系统中的核心设备，调试难度大。 为了保证设备在各种工况下都能可靠运行，试验负责人、华能石岛湾调试管理处员工杨文明想了各种办法，恶化运行条件，采用了最严格的条件以验证设备的性能。 他对所有可能的工况进行了整理和组合进行分类验证，并用详细的验证数据为设备性能优化提供了有力支撑，为后续系统试验和反应堆冷试的顺利推进奠定了基础。

华能石岛湾核电公司总经理张彦旭介绍，在示范工程调试运行过程中，中国华能与清华大学共同开发并掌握了高温燃气调试运行独有的六项关键核心技术——冷却反应堆，将为后续装置的稳定运行和研发提供保障。 工作打下了坚实的基础。

各方共同成立“主装备保障中心”和关键技术装备“联合办公厅”、联合举办核工程硕士班、建立“导师制”……得益于一系列校企合作创新机制，石岛湾高温气冷堆“从0到1”突破了大量关键核心技术，解决了诸多“卡脖子”问题。 一批关键设备走出校园、下线、进入市场，从图纸、“样品”变成了现实。 产品”。

目前，石岛湾高温气冷堆核电站拥有首台设备2200多台（套），创新设备600多台（套），设备国产化率达到93.4%，促进了我公司的发展。国家先进核能技术的研究和开发。 核心装备制造和核心装备制造领域自主创新实力不断增强。 （科技日报）