一个国家的综合实力和国际竞争力,关键取决于其科学技术水平和技术创新能力。中国实验快堆的建成,标志我国已结束无快堆的历史,跨入了世界快堆技术的先进行列。这既是我国的综合国力增强的又一体现,也为我国开展科技创新活动、提升国家科研创新能力提供了一个重要平台。
根据世界未来能源发展预测和分析,开发利用核能仍然是解决人类后续能源供应的重要途径之一。快堆以其在提高铀资源利用率和有利于核燃料废物处理两方面的优势,成为继以压水堆为主的热中子反应堆之后新的核电堆型,是第四代核能系统的主力堆型。中国实验快堆是钠冷池式快堆,是第四代核能系统六种堆型中最为成熟的技术。
中国实验快堆,是我国核能技术跨越和核科技创新能力提升的重要标志。建成后的中国实验快堆,将为我国快堆发展积累经验、培养人才,同时也将为我国快堆燃料、材料和设备考验以及新工艺、新技术研发提供设施条件。
自主研发 成果丰硕
快堆技术复杂、设计起点高、安全要求严、国内首次设计,这些都成为中国实验快堆项目面临的巨大挑战。
作为设计总包方和核岛系统设计方,中国原子能科学院立足自主研发,借鉴国外几十座快堆300多堆年的经验,并以俄罗斯的技术方案为基础,开展了多项技术攻关:
重点开展了快堆设计、钠工艺技术、热工水力与安全、结构材料性能、燃料技术、钠水反应及其诊断等方面的预先研究;
全面进行工程设计、工艺研究、设计验证、安全分析和非标准设备设计;
积极与俄罗斯、法国等国开展合作,对国外先进技术进行引进消化吸收再创新。
最终,中国原子能科学院组织主要设计分包单位——核工业第二研究设计院,实现了中国实验快堆工程的自主设计。
在总体设计方面,建立了一套适合于实验快堆设计和安全评价的准则、标准规范体系,建立了一套用于钠冷快堆设计和安全评审的软件库,具备了实验快堆规模的工程设计能力。
在关键工艺和设备设计方面,自主完成了中国实验快堆的堆芯设计、全厂工艺系统的设计,完成了堆容器、堆内构件和旋塞等主要设备设计,实现了复杂换料系统的自动化和全厂监控系统的数字化,掌握了钠及覆盖气体的制备、净化、储存、保护、分析等全部钠工艺技术。
在先进的安全技术应用方面,设计并验证了一回路非能动事故余热排出系统和超压保护系统,并按照国际和国内相关要求进行了全面的安全分析和评价。
通过项目实施,中国实验快堆获得了多项技术创新成果,包括专利授权73项和各类成果98项。预计实验快堆最终将获得专利150多项,成果200多项。
产研结合 促进产业发展
中国实验快堆是集材料、机械、电子、化工、发电等工业于一身的综合性核科学工程,也是涉及研究、设计、土建、安装、设备制造、调试、运行等多技术、多学科、多专业、多接口的系统工程,再加上在国内尚属首次设计和建造,面临着较多的工程问题。
为此,原子能院充分发挥院内相关资源,并遴选上百家设备制造、建筑、安装和调试企业参与工程建造:
与中国第一重型机械集团等企业联合,完成了堆容器、旋塞等设备研制,掌握了快堆核级关键设备设计制造技术;
与上海电气集团和大连宝原核设备有限公司等企业联合,成功实现全自动换料,突破快堆复杂系统设备集成的技术瓶颈;
与中核北京核仪器厂等企业联合,研制出中国实验快堆核测、控制与保护系统,提升了我国反应堆控制系统设计和制造水平;
与兰太实业公司联合建厂,大规模、高质量制备核级金属钠,促进了钠工艺技术从实验室走向工业化;
与中核建设集团的二三公司、二四公司联合,自主完成建筑和安装,在快堆大体积厂房建筑和钠系统安装技术等方面取得充分积累。
经过全体参建单位的团结协作和联合攻关,中国实验快堆设备国产化率达70%,并实现了自主管理、自主施工、自主调试。
此外,通过工程建设,国内快堆工业体系配套能力也基本形成,参建单位的技术创新能力显著提升,相关产业发展得以积极促进,产研结合效果凸显。
创新管理 取得经验
中国实验快堆这一重大科研课题和重大科研设施建设,对原子能院来说既是机遇,也是挑战。期间,原子能院积极探索,加强管理创新,并取得了一定的经验:
原子能院统一组织力量,实施专项管理,专门成立了中国实验快堆工程部,将设计队伍和工程管理部门统一管理,以减少接口提高效率;
加强技术研发,充分发挥设计的龙头作用,积极依靠设计人员做好在工程管理中的技术配合和在设备采购、现场施工等方面的技术把关;
依靠自身优势,发挥众家之所长,原子能院进行设计总包并承担核岛主工艺系统和设备设计任务,由核二院承担核岛厂房及部分辅助系统设计以及常规岛、BOP设计,组织核工业二三建设公司、核工业二四建设公司、中国一重、上海机床厂等多家企业参与工程建设,原子能院内以快堆工程部为主,组织辐射安全部、动力工程部等多家单位参加;
坚持以我为主,加强国际合作,积极与俄罗斯、法国、意大利等国家进行技术合作与交流,以较低投入解决了工程的难题;
实施项目管理,强化过程控制,建立了一套高效执行的质量保证体系,建立了以总经理为首的行政领导和以总工程师为主的技术领导的“两总”决策系统,重点从程序、合同和计划三方面的规范管理和精细管理入手,严格实施安全、质量、进度和投资四大控制;
全面培养人才,管好知识成果,原子能院一体化组织快堆技术队伍,使设计人员在完成设计的同时,全面参与工程技术服务、系统调试和试运行,培养出了快堆技术的“全能选手”。 另外,原子能院积极做好知识成果的管理,固化并形成自己的知识产权。
开展快堆技术研究并建造中国实验快堆是顺应国家重大需要的,目标是“建立装置,掌握技术,培养人才,开展实验”,快堆对实现我国核能可持续大规模发展具有重大战略意义,对我国步入先进能源技术领域具有重要意义,因而对我国核科技创新能力提升和高水平创新人才的培养也具有重要意义。(作者:万钢 中国原子能科学研究院副院长) |