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《中國電力企業管理》:“華龍一號”為三代中國核電“撐腰壯膽”

來源: 作者:系統管理員 發布時間:2018年04月25日


  近日,中核集團“華龍一號”總設計師、公司副總經理兼總工程師邢繼同志被評為國資委首屆“央企楷模”。邢繼作為中核集團“華龍一號”總設計師,帶領華龍團隊創新研發出了中國具有完全自主知識產權的三代核電技術,使中國進入世界核電第一陣營,具備了與發達國家在三代核電國際市場同臺競技的資格,是中國從核大國向核強國邁進的標志。

  作為中核集團“華龍一號”(ACP1000)總設計師,邢繼主持完成了從頂層方案、總體設計、初步設計,到相關重要實驗驗證等型號研發工作。在研發的整整16年時間里,邢繼和團隊一起,不斷攻克技術難題,跨越重重挑戰,在艱苦卓越的探索中實現了幾代核電人的中國夢,為三代中國核電“挺起了腰桿”。

  邢繼和華龍團隊研發的 “華龍一號”現已成為“國家名片”,帶動先進核電技術和高端裝備走出國門,為我國“一帶一路”戰略實施和建設核強國的目標提供了有力的支撐。

  功勛卓著:中國核工業勘察設計大師煉成記

  邢繼是中國核工業集團公司先進核電站設計建造技術領域首席專家、“華龍一號”總設計師,先后主持完成嶺澳二期工程設計、CP1000和“華龍一號”先進核電型號研發,為我國壓水堆核電技術創建自主品牌,實現系列化和跨越式發展做出突出貢獻。他主持的“華龍一號”型號研發成功,標志著我國在壓水堆核電技術領域已處于世界先進水平。

  這位中國核工業勘察設計大師的身上有著眾多的“功勛”。他創新性提出的“能動與非能動相結合” 為核心的一整套先進核安全理論,現該理論已成為國際核安全技術發展的新趨勢;他主持我國首座自主百萬千瓦級核電站嶺澳二期核電項目設計,期間開展了500余項技術改進,實現核電“四個自主化”。

  日本福島事故表明,核電站僅依靠傳統的能動安全系統在應對極端災害導致的事故工況存在不足;單純依靠非能動系統,由于缺乏使用經驗其技術成熟度和可靠性尚待檢驗。為解決該問題,邢繼提出了“能動與非能動相結合”的安全設計理論,并在“十二五”期間主持國家“863”計劃和“國家能源應用研究”項目,完成能動和非能動安全系統配置優化、非能動系統瞬態特性分析和循環能力影響因子分析等關鍵技術研究,并通過實驗驗證技術可行性。研究成果已廣泛應用于我國先進壓水堆“華龍一號”、ACP600、ACP100等型號設計。“能動加非能動”“多樣化”設計理論已被國際原子能機構最新發布的安全標準采納,該技術的合理性和先進性已得到普遍認可。

  在邢繼主持下,“風險指引”的設計理論率先在國內先進核電型號研發中得到全面應用,為避免“木桶效應”,加強“整體安全性”,首次以確定論和概率論相結合的分析方法確定和優化系統配置方案,實現了安全上的平衡與經濟性提高;他主持開發了先進的“征兆導向”事故應對策略并首次應用于核電站事故處理規程,顯著提升了運行安全水平;他首次提出將事故分析技術與數字仿真技術結合,開發了先進核電設計驗證平臺,實現了對安全設計與事故規程的高精度實時計算機仿真驗證;他致力于研究先進核電廠“實際消除大規模放射性釋放”理論,研發了多重措施保護核電站最后一道安全屏障的完整性,使我國先進核電堆型滿足實際消除大規模放射性釋放的要求。

  邢繼提出的以“能動與非能動相結合”為核心的一整套核安全理論已成功應用于華龍一號示范工程,安全評價表明其安全水平與同期建設的先進核電堆型相比處于領先地位。

  他長期從事核安全與核電技術發展研究,取得豐碩成果,形成《先進核電站設計與建造技術發展咨詢報告》、《“十三五”先進壓水堆核電站技術發展咨詢報告》、《華龍一號技術創新與核電標準自主化》等大批研究報告。福島核事故后,主持編制了《日本福島核電站事故初步情況分析及國內核電站情況比較》、《我國核電安全技術現狀》、《福島核事故對壓水堆技術發展的影響及對策》等分析報告;邢繼在核電自主技術發展路線、核心技術創新、標準體系建設、福島后核安全策略等方面向國家主管部門提出了技術與政策建議并被采納。

  創新突破:成功研發“雙層核”與“中國芯”

  2009年1月17日,在中核集團會議室,一場關于“華龍一號”專題會,已僵持兩個小時。是讓步工程進度,采用單層安全殼,還是設計追求優先,采用雙層安全殼,各路專家各執一詞。

  而這個問題也同樣困擾了邢繼很長時間。兩個方案,左右糾結,讓他夜不能眠。而此刻身為總設計師的他,不能再有絲毫的猶豫。他從筆記本里抽出一張紙條,這是他前一天晚上手寫的發言稿。他說:我建議采用雙層安全殼。這雖然有挑戰,但是一個更高的目標。華龍要做就做最好的。說完之后,沉悶的會場響起了持久的掌聲。

  2011年3月11日,中核集團與美國西屋公司簽訂技術轉讓協議。當簽完協議還沒離開會議室的時候,福島事故的消息傳來。

  邢繼解讀說:“一年前,我們已經在布局三代技術了。”邢繼和團隊在不斷優化與加固已有安全設計的基礎上,提出了革命性的創新思路:能動和非能動相結合。為了這一構想,很長一段時間里,華龍團隊幾乎“連軸轉”。

  “華龍一號”是中核集團在福島事故后自主開發的先進壓水堆核電技術。邢繼任總設計師主持型號研發和示范工程設計。計算、推演,布局圖一次次改動,方案一遍遍的調整,在經歷了無數次的推算試驗后,2010年10月中旬終于確定了非能動系統在安全殼內部的布置方案。而這一先進的核電站安全理念的成功應用,為中國自主三代核電走向國際市場,增添了不可替代的砝碼。

  堆芯是核電站的心臟。“華龍一號”大膽采用177組的燃料組件,相比國內在運核電機組,發電功率提高5%~10%,而且降低了線功率密度,為運行后的反應堆增設了一道安全屏障。據了解,“華龍一號”反應堆采取的177堆芯不僅是一個完完全全的“中國芯”,不僅可以使發電功率提高可達10%,同時也降低了堆芯功率密度,提高了安全性;與此同時,“華龍一號”創新地采用了“能動和非能動”相結合的安全系統,以非能動作為能動系統的有效補充,為核電安全運行提供多層安全保障。

  值得一提的是,“華龍一號”雙層安全殼能夠保障放射性物質不會外泄,能夠抵御商用大飛機的撞擊,能夠抵御類似引發福島核事故震級的地震。

  安全殼,核電站安全系統第三道屏障,設計上,對它賦予了很多安全功能:對內,一旦核電站發生泄漏,可以把放射性物質包容在安全殼里面,確保環境不受到污染,周邊人員安全;對外,要經受住飛機撞擊、龍卷風狂襲。

  科研須與市場需求緊密結合,才能更好的轉化為生產力,創造出顯著的經濟和社會效益。“華龍一號”的技術方案,結合國家在福島核事故后提出的最新安全要求,和核電產品市場的推廣的需要,實現了安全性與經濟性的協調統一。

  截止目前,目前“華龍一號”共申請國內專利629件,國際專利65件,海外商標200余件,獲軟件著作權125項,覆蓋設計、燃料、設備、建造、運行、維護等領域,建立了國內首個完整的核電自主知識產權體系。

  總工的家國情懷:“科技創新步履不停”

  “他永遠比一般人看得遠,每次在我們糾結困惑的時候,他總能給我們方向。” 設計院院長信天民如此評價邢繼的領導風格。設計院總體所所長于勇覺得跟著邢總做事情雖然很累,但遇到困難的時候,他都會跟大家一起解決。“是那種寧愿把自己累死,也不忍心讓別人受累的人。” 于勇說。

  業界都在說全球首堆建設工期延誤是個怪圈。華龍首堆示范工程國際矚目,邢繼主持工程設計,團隊面對風險和挑戰,提出了新的工作方法和組織模式。通過高效的技術決策,成功化解各類技術風險,依托高效的配合與管理突破首堆工期延誤怪圈。

  “華龍一號”設計包括70多個專業、354個子系統、85個子項,5個主要設計單位地域不同,分工與接口復雜。邢繼主持開發的“互聯網+三維協同”設計一體化平臺,使1600多人的設計團隊能夠協同作業。該平臺得到李克強總理的高度贊許。邢繼推動并參與制定“數字核電”發展規劃,在其主持下,依托“華龍一號”示范工程開發的首個“數字核電站”已具雛形。

  邢繼透露,很多時候自己的動力來自于身后的團隊。“有時候,是團隊在推著我往前走。” 在集團公司組織的對ACP1000的設計評估會上,邢繼曾對著很多外部專家深深鞠了一躬。他感慨道:“‘華龍一號’走到今天,從我自身來說,不知心里打過多少次退堂鼓,不知多少回曾想過退縮。之所以能堅持下來,就是靠華龍團隊給我的信心。”

  “創新、心齊,是華龍團隊最顯著的特點。”設計院建筑所副所長李玉民總結道。

  邢繼說自己有很多的不甘心。這種不甘心最直接的來源是他所帶領的ACP1000團隊。這個團隊為中國核電自主品牌建設所付出的太多、承受的太多了。為了使自主核電技術早日完成研發,具備上工程的條件,研發設計團隊一直在超負荷運行。

  這位統籌全局的總設計師的不甘心還在于,自主發展核電是中核工程幾代人所奮斗的目標。在中國,他的前輩們一直是核電設計的排頭兵,不能到了自己這一代就落后于人。而從更大層面上講,邢繼認為,中國核電不能總是跟在別人后面,是時候崛起了。如果自己這代人能夠再做一些努力,這個目標就會變為現實。而如果自己放棄了,就放棄了這代人應該承擔的歷史責任。

  作為總設計師,邢繼常將“科研創新不能停歇”這句話掛在嘴邊。他始終認為中國核電要想在世界上站住腳、站穩腳,核電技術研發人員必須要不停地往前走、快步走,要不斷為自己設立新的起點和目標,才能為核能造福社會不斷做出新的更大貢獻。

  勇于“班門弄斧”:“華龍一號”鑄成外交新名片

  “華龍一號”落地,表明我國已經具備在吸收消化國外先進技術的基礎上進行再創新的能力。作為自主品牌的代表,“華龍一號”在國際上發出了中國科技不斷進步、已經擁有核電創新能力的信號。中國有句成語叫班門弄斧,而邢繼和團隊卻相信弄斧必須到班門,意思是說自己做事不能關起門來叫好,一定要大大方方地到高手面前切磋比試。

  長久以來,核電核心技術一直掌握在美國、法國、俄羅斯等核電強國手中,我們在百萬千瓦級壓水堆核電技術領域沒有自主品牌,通過“以市場換技術”的技術引進無法改變這一現狀。而邢繼和他的團隊堅信,要在自己這一代人身上打破這種壟斷,改變這一現狀。

  “我們做的設計很簡單,就是要努力發出便宜的電。” 談到自己的工作, “華龍一號”(ACP1000)總設計師邢繼如此說道。圍繞核電研發反應堆堆芯、燃料自主化、裝備制造自主化三大塊,邢繼和他的團隊進行了大量工作,華龍一號得到了國際行業的廣泛認可。2013年,華龍一號被送往國際原子能結構。經過一年的嚴格評審,2014年12月,華龍一號通過了國際原子能機構(IAEA)反應堆通用設計審查(GRSR)。專家認為,ACP1000在設計安全方面是成熟可靠的,滿足IAEA關于先進核電技術最新設計安全要求;其在成熟技術和詳細的試驗驗證基礎上進行的創新設計是成熟可靠的。“十三五”期間,還將申請加入多國設計評價計劃。

  華龍一號之所以有敢“班門弄斧”的勇氣,是因為自它誕生起就帶有國際化屬性。華龍一號的研發設計是在中國30余年的積累基礎上,借鑒了廣泛吸收了國外三代核電技術的先進經驗。而在后續的設計改進中,邢繼也要求所有的研發設計人員要具有國際化的視野,要即時了解國際三代核電建設過程中的經驗反饋,并通過讓華龍一號亮相世界的同時,也在吸收世界其他國家好的經驗反饋。

  在研發過程中,中核集團先后開展了54項科研課題,與64家國內外大學、科研院所和相關企業開展了117項合作。華龍一號同時開展了廣泛的國際合作。比如,抗大飛機撞擊就是與歐洲進行的合作。

  “華龍一號”的成功研發成為中國核電發展歷史上具有里程碑意義的事件,成為我國裝備制造業繼高鐵之后的第二張名片。2015年5月7日,華龍一號的全球首堆工程正式落地福清核電5號機組,這使得我國在先進壓水堆核電站這一高技術領域完全實現自主化,不再受制于人。

  同年六月,李克強總理在考察調研中國核電工程有限公司。他把“華龍一號”譽為國家實施“一帶一路”和核電“走出去”戰略的一張亮麗的名片,并表示,在國家舞臺上“你們為我撐腰,我為你們揚名”。

  作為中國外交的“新名片”,“華龍一號”帶動了中國裝備制造業及相關服務“走出去”。每出口1臺百萬千瓦級的核電機組,預計能夠拉動裝備制造和設計超過百億元人民幣,全壽期超過千億元人民幣,將為中國經濟社會持續健康發展提供強勁新動力。

  “華龍一號”已成為中核集團踐行國家“一帶一路”戰略的最佳實踐。2015年8月,“華龍一號”在巴基斯坦落戶,已與阿根廷簽訂框架協議,未來將參與英國核電市場的競爭。此外,在“一帶一路”戰略的中東腹地,中核集團與埃及、沙特、伊朗等多個國家取得了核能市場開發的重要進展。在俄羅斯,核電、核燃料、快堆等多個領域正在展開積極合作。在“一帶一路”歐洲端的終點英國,中核集團也參與了華龍一號核能項目的開發。

  截止到目前,“華龍一號”海外項目已有兩臺開工建設(巴基斯坦K2、K3項目),并鎖定兩臺機組訂單(阿根廷阿圖查4號與巴基斯坦C5項目),另有多個國家愿就建設“華龍一號”開展合作。“華龍一號”為我國“一帶一路”戰略提供了重要支撐,成為我國“走出去”有一張靚麗的名片。

  此稿用于《中國電力企業管理》2017年八月期

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