習近平總書記強調,產業鏈、供應鏈在關鍵時刻不能掉鏈子,這是大國經濟必須具備的重要特征。核電產業技術密集,幾乎涵蓋所有工業門類,是大國戰略必爭的高科技產業之一。
2023年上半年,中國廣核集團有限公司(以下簡稱“中廣核”)“華龍一號”示范項目防城港核電站3號機組高質量投產,這是我國核電產業鏈不斷協同奮進、持續做優做強的重要標志性成果,標志著中廣核“華龍一號”三代核電技術自主化研發成功開花結果、落地應用。
2010年8月,中廣核“華龍一號”研發正式啟動。面對全新的三代核電技術以及復雜多變的國際產業鏈供應形勢,中廣核聯合國內產業鏈5000多家企業,歷經13年披荊斬棘,共同開發新技術、研制新裝備、持續突破關鍵設備核心技術,全面實現核島主設備、核二三級泵、電氣設備、核級儀控系統等400多項關鍵設備國產化,創新應用了模塊化施工、相控陣超聲檢測技術等70多項施工新工藝新工法,技術研發和設計成果在國際、國內獲得獎項及專利達580余項,有序建立起了一套國際先進的自主核電標準體系,進一步提升了我國核電產業鏈的韌性和實力。
從零開始,向百出發,穩步提升核電設備國產化率
20世紀80年代,我國引進了法國先進壓水堆核電技術(M310堆型),在改革開放前沿的深圳建設中國大陸第一座大型商用核電站。核電站建設過程由法國公司全面主導,包括核電站設計、設備制造及電站建造,中方參與并學習核電站建造技術,逐步了解核電站建設相關標準、法規,大亞灣核電站設備國產化率幾乎為零。
20世紀90年代,國家繼續引進法國先進壓水堆核電技術,建設嶺澳一期核電站。中方積極參與核電站的設計、制造及建造活動,逐步了解并掌握核電站設計、制造及建造技術,以分包的形式參與蒸汽發生器、穩壓器、核島堆內構件、控制棒驅動機構、主管道、核島輔助容器等設備的設計制造,逐步培養國內的核電裝備產業鏈,逐步推進設備國產化。
2004年以來,二代改進型CPR1000項目進入批量化建設階段。為進一步推進核電設備國產化,中廣核成立國產化工作領導小組和國產化推進辦公室,制定了國產化戰略和中長期規劃,依托中廣核工程有限公司(以下簡稱“中廣核工程”)全面推動CPR1000核電設備國產化工作,推動氣動輔助給水泵、K1類電纜及 K3 類大截面動力電纜、燃料貯存格架等設備設計、制造逐步實現國產化與本地化,設備國產化率從嶺澳一期的30%,提升到紅沿河二期的87%。中廣核對國內核電裝備產業鏈的牽引帶動能力進一步增強。
中廣核充分利用CPR1000項目20余臺機組批量化建設契機,引進、消化、吸收、再創新,帶動核電產業鏈上下游5000多家企業,開發新技術,研制新裝備,高質量完成自主化目標,全面實現核島主設備、核二三級泵、電氣設備、核級儀控系統等400多項關鍵設備國產化,持續突破關鍵設備國產化核心技術,向著國產率100%的目標進發。
咬定目標,攻堅克難,持續突破關鍵設備國產化核心技術
“華龍一號”是我國具有自主知識產權的三代核電技術,采用177組堆芯燃料組件、雙層安全殼、能動與非能動相結合等多項設計特征,反應堆堆芯功率較國內二代核電機組提升了約9%,單臺機組年發電量近100億千瓦時。依托“華龍一號”項目的建設,中廣核聯合產業鏈企業持續開展核電關鍵設備國產化及核心技術的攻關研發,并實現重大突破。
給“華龍一號”裝上“中國芯”
“華龍一號”反應堆壓力容器(RPV)屬于三代核電反應堆核心設備。其安全指標和技術性能達到了國際三代核電技術的先進水平,與二代改進型CPR1000機組相比,反應堆壓力容器使用壽命由40年提升至60年,技術要求更高、制造標準更嚴、制造難度更大,代表著我國三代核電關鍵設備研發制造的最高水平。
在防城港二期RPV制造過程中,中廣核工程與中國一重共同努力、攜手前行,認真貫徹核安全文化理念,嚴格項目管理、嚴守工藝規范、嚴肅質量監管,以精湛的技術水平、精益的制造能力、精細的工作作風,先后攻克了M170大直徑螺栓螺距加工、大尺寸厚壁徑向支撐鍵組焊、鎳基材料安全端組焊、CRDM密封焊變形控制等多項技術難關。雙方共同推進質量優秀班組建設,針對焊接和機加工工序,成立了5個攻堅小組(安全端組焊攻堅組、鏜床精加工攻堅組、驅動管座冷裝攻堅組、水壓試驗攻堅組、防磕碰劃傷攻堅組),協同發揮雙方團隊、質量、資源、技術等優勢, 積極推行防人因管理、制作防人因工具卡等措施,首次實現了反應堆壓力容器關鍵路徑所有主鍛件內壁大面積堆焊、承載焊縫、馬鞍焊縫、安全端和徑向支承鍵鎳基焊縫探傷一次100%合格,關鍵機加工工序一次100%合格和水壓試驗一次合格,實現了“制造周期最短,綜合質量領先”的既定目標。
2018年12月3日,防城港二期首臺反應堆壓力容器順利裝船發運,表明我們已掌握華龍一號反應堆壓力容器制造的關鍵技術和先進工藝,標志著我國核電重大裝備國產化能力又邁上了一個新臺階。
高效智造“華龍一號”核二三級泵
華龍一號作為我國自主三代核電技術,要求核電廠具有較高的安全運行和事故防御能力,核級泵承擔著重要的安全功能,運行穩定性和可靠性尤為重要。根據總體和系統要求,安全殼熱量導出泵、設備冷卻水泵、低壓安注泵等7類核島核二三級泵在介質條件(雜質、含氣、高溫高壓等)、運行環境(溫度、濕度、輻照等)方面有特殊的要求。按照核安全法規HAF102要求,將模擬泵在核電廠壽期內可能出現的環境條件下能夠執行規定的安全功能,確保核電廠的安全、可靠運行。
2017年,面對華龍一號示范項目核級水泵鑒定工作的諸多困難和挑戰,中廣核工程成立了“華龍一號核級泵鑒定零缺陷團隊”,聯合中廣核研究院有限公司共同組成鑒定小組,堅持“提升設備研發質量水平,全力保障項目建設目標”的管控原則,全力推進核級水泵鑒定工作按既定計劃開展。
此次鑒定工作共計88臺設備、16臺樣機,試驗項目包括承壓性能試驗、基準水力性能試驗、介質含氣試驗、特殊環境試驗、冷熱沖擊試驗、斷水試驗、耐久試驗、雜質試驗、降壓啟動特性試驗9大類試驗鑒定,以及抗震分析等諸多計算類鑒定項目。為第一時間協調解決鑒定過程中的難題,防范設備鑒定過程中的技術和進度風險,9名核級泵主責人在水泵關鍵試驗周期中全程駐廠,累計超過1250人日,協同相關設備制造廠,以鑒定工作為首要任務,全力保障了全部鑒定任務在12個月內如期完成,實現了鑒定周期最短化的目標,相比CPR1000項目縮短近一半。
開展自主化“卡脖子”攻關
中廣核積極響應國家針對設備國產化的號召,主動承擔國家部委自主攻關戰略任務,聯合核電設備產業鏈企業主動迎擊進口設備“卡脖子”問題,開展關鍵核心設備及技術的自主化攻關研發。繼續完成核級泵閥、關鍵電氣及儀控等設備及原材料的研發,基本實現華龍一號核心設備自主可控。截至2023年,新建“華龍一號”項目設備國產化率已達95%以上,并具備整機設備100%國產化能力。
產業引領,共同奮進,不斷提高核電產業鏈安全水平
中廣核在國家部委堅強領導下,在核電批量化建設形成的經驗基礎上,以華龍一號核電項目建設為依托,著力發揮核電設備產業鏈“鏈長”引領作用,通過聯合研發、市場構建等方式開展補鏈、固鏈、強鏈、塑鏈等工作,不斷提高核電產業鏈供應鏈的安全水平。
目前,國內已建成了以中國第一重型機械股份公司、國機重裝二重(德陽)重型裝備有限公司和上重鑄鍛有限公司為產業龍頭的大型鑄鍛件和反應堆壓力容器制造基地,以東方電氣集團有限公司、上海電氣集團股份有限公司和哈爾濱電氣集團有限公司為產業龍頭的核電設備制造基地,以沈陽鼓風機集團核電泵業有限公司、上海阿波羅機械股份有限公司、重慶水泵廠有限責任公司、中核蘇閥科技實業股份有限公司、江蘇神通閥門股份有限公司和大連大高閥門股份有限公司為代表的核級泵閥制造基地,以中廣核數字科技有限公司為代表的DCS系統制造基地等一批具有國際先進水平的核電裝備制造基地,掌握了核島和常規島關鍵設備設計、制造核心技術,一道組成了完整的中國核電設備制造產業鏈,有力促進了我國核電工業的發展,確保核電產業鏈供應鏈安全可靠。
中廣核以核電項目建設為契機,協同國內核電裝備制造企業不斷提高企業管理水平,共同攻克技術難題,有力保障了設備質量。中國一重表示,在中廣核工程的支持下,中國一重解放思想、不斷革新、發揮優勢,以技術保質量,以質量促進度,摸索出了適合中國一重的管理標準、質量標準及技術標準。雙方同步開展支部共建活動,成立了黨員攻堅隊,以黨建為引領,充分發揮基層黨組織戰斗堡壘作用和黨員先鋒模范作用,實現了反應堆壓力容器關鍵路徑所有主鍛件大面積堆焊、主環縫、馬鞍焊縫、安全端焊縫等焊接工序質量檢驗一次合格,水壓試驗一次成功,達到了“制造周期世界最短,綜合質量國內領先,技術水平國際一流”的目標,創造了百萬千瓦反應堆壓力容器從鍛件到廠至水壓試驗合格19個月的世界紀錄。大連大高表示,在推進自主可控的核電產業鏈建設過程中,中廣核工程與大連大高組成課題組,聯合攻關,深入廠家和現場,參與設計、試驗、制造等研制過程,組織專家方案評審和評估分析,解決研發過程中的難點和“卡脖子”問題,最終實現關鍵設備國產化替代。在推進核電站TG包進口設備國產化工作過程中,中廣核工程積極組織東方電氣、上海電氣、哈爾濱電器及有關廠家,牽頭聯合申報攻關工信部卡脖子項目,雙方高層共同發起成立自主化聯合推進小組,推進核電自主化,加大研發投入,持續開展科研攻關,順利實現了控制棒驅動機構Y型熔化環、堆芯測量儀表導向組件、液壓盤車、核電汽水分離再熱器翅片管等一批設備的國產化,為構筑自主可控的核電產業鏈供應鏈作出貢獻。
后續,中廣核將以太平嶺一期、三澳一期、寧德二期和陸豐5、6號機組等核電項目建設為依托,以科技創新引領帶動核電設備產業鏈供應鏈轉型升級,全面實現核電設備自主可控,不斷提高中國核電產業鏈供應鏈的韌性和安全水平,高質量完成我國核電建設任務。