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首页 >> 特别报道 >> 中核工程:研发“龙舟” 打造容器家族
 
中核工程:研发“龙舟” 打造容器家族
来源:《中国核工业报》 作者:赵霏霏 曾师斯 时间:2019/7/15 
大家叫她“龙舟”,如果把核电比作一个航母战斗群,核电站是航空母舰,“龙舟”就是后勤补给舰,承担着核电站燃料组件的供给和外运。在“龙舟”之前,国内核电站燃料运输容器完全依赖进口。

容器设计者将这台中国人自主设计制造、第一个大型商用乏燃料运输容器命名为“龙舟”,意为华龙之舟,期待着它能随着自主三代核电技术华龙一号的出口,将中国人自主建造核设备的能力与实力带向世界。设计者们说,“龙舟”能走遍世界,就是他们最大的幸福。

随着研发进程的不断推进,“龙舟”家族核燃料运输容器系列化、型谱化、家族化,能运输多型号新燃料、乏燃料,适应不同使用场景。

初心

星星之火,终将燎原

北京初夏,中核工程核设备所容器室办公室里鸦雀无声,所有人都在埋头做事。“现在大家都在紧张的进行供货工作,取证完成后虽然意味着从研发转向了生产,但我们也不能松懈。”作为“龙舟”的主要设计者,姚琳的心一直提着。在她的心中,“龙舟”不仅仅是一个容器,还是一个品牌,更是一份事业。

从2009年项目申请成功,2010年开始正式启动,走到今天,龙舟的研制成功,标志着我国成为世界上为数不多的,能够自主设计制造大型商用乏燃料运输容器的国家之一。

“龙舟”,这份事业的最初还要追溯至上世纪80年代。那时候核二院(中核工程前身)组建了国内最早开展放射性物质贮运容器设计、试验和制造技术服务的团队——燃料容器研发团队。

事业的开始,是一片茫然。没有前人指路,没有技术积累,迈过无数的艰难困苦,跨越数不清的技术壁垒,一步步走出迷茫,最终研制出了中国首台研究堆乏燃料运输容器RY-I容器和中国首台球墨铸铁乏燃料运输容器BQH-20容器,为我国研究堆和实验堆乏燃料运输提供了保障,为核电发展提供了强大助力。

艰难的创业之路,是经验的积累,思维的引领,技术的攻克。更重要的是,培养了第一批燃料容器技术人才,包括龙舟项目负责人王庆和龙舟项目总师谢亮。

再回首,对燃料容器团队来说,当年给国外进口的燃料容器做技术支持的场景仍历历在目。“其实挺没面子的。” 早期在做技术支持的时,王庆就暗自跟自己较劲:我们也有做容器设计的能力。从那时起,王庆那批工程师不断积蓄着技术经验,等待着一个机会。他们非常清楚,商用大容器这项关键设备不能一直依靠国外,必须实现国产化。

为打破国内核电站乏燃料运输容器严重依赖进口的局面,中核工程依托国家科技重大专项及中核集团重点科技专项课题,凭借丰富的核燃料运输容器设计经验,在国内首次开展商用核电站大型乏燃料运输容器的研制工作——“龙舟”容器。

虽然有研究堆和实验堆小容器研制的经验,但是龙舟是所有放射性运输容器中难度最大的。想到研发之初的艰难,姚琳回忆说,“商用大容器,标准、设计、制造、材料,我们几乎都没有。”

从无到有并不容易,啃龙舟这块大骨头的决心很难下。但随着核电的发展,大型商用乏燃料运输容器的研制势在必行,经过近二十年的技术积累,容器团队也迫不及待的想证明自己。

“在核电整个闭环中,还断了这一环。我们有能力通过一定程度的研发把断的这个环节给补上。”在一代代小型容器的研发过程中,在漫长的技术支持岁月里,他们锻炼了人力,积累了经验,已经具备爆发力,可以在赛场上起跑了。天时、地利、人和皆已具备,还欠一股东风。

项目启动殊为不易,但东风还是来了。作为龙舟项目的主要负责人,从2001年开始,龙舟项目就一直在王庆的心里。年年申请,不断经过各种项目历练团队,终于在2009年申请成功,2010年开始正式启动。

卡脖子

关关难过关关过

在龙舟项目刚开始的时候,为了抢市场、追进度,王庆首先选择的是联系国外中子屏蔽材料供货商,因涉核的缘故,被外商拒绝。遭遇直截了当的拒绝,更使他意识到,关键材料自主化是迟早要走的道路。

在遭到国外“卡脖子”的时候,他毫不犹豫选择自主研发。“我们发现环氧类树脂材料的工作特性和中子屏蔽材料一致,所以就找到涂料厂家去开发这种材料。”最终和中海油涂料化工研究院突破性的研发出中子屏蔽材料,该材料还用在了“华龙一号”首堆建设中。

从无到有,并不简单。在研发过程中,“卡脖子”经常出现。龙舟研制过程中需要三种关键材料:减震材料、中子吸收材料和中子屏蔽材料。

最基础的材料,却是最难闯的关。减震材料,用的是木材。但是几千种木材,用哪种最为合适?怎么选择?中子吸收硼铝材料,当时仍处于研发阶段,市场上没有成品出现,怎么办?中子屏蔽材料,国外禁售,怎么办?千头万绪,无数难题横亘在眼前。

怎么办?只有逢山开路,遇水架桥。“小核心,大协作”是项目总工程师谢亮一直坚持的理念,遇到问题,寻求最专业的人来共同解决。大力协同,就没有迈不过去的坎。

减震木材不好找,龙舟团队和林科院木材所合作,不同的木材、不同的生长环境、不同部位的木材,在一遍一遍的测试中最终寻找到了最合适的木材。

“在中子吸收材料方面,我们还是有一定基础的,应该可以做出来。”在仔细分析了中子吸收硼铝材料性能后,龙舟团队有信心可以攻克这道难关。他们和中科院金属所,在各种配方中不断的进行试验,历时两年的时间,联合研发完成了中子吸收材料。

搅局者

市场所需就是研发所向

龙舟的研发,不只是为了完成任务书上的内容,更是为了将来的市场,前瞻性决策非常重要。随着研发工作的不断深入,在多项关键参数的选择中,龙舟团队困惑过,是按原有任务书的参数设计,还是从未来的需求进行设计。项目负责人王庆从市场化的角度考虑,选择了一条难走的路,却保证了最终成果的先进性。

研发初期坚持加大最大平均燃耗深度参数,谢亮和王庆作为项目领头人,顶着压力作出决策。近些年,核电站行业的发展,验证着这个决策的前瞻性。

项目任务书中45000MWD/tU这个最大平均燃耗深度值是根据当时国内乏燃料情况设定的,从发展的角度看,难以满足长周期换料后乏燃料运输的要求。经过容器团队的研究分析讨论,决定将这一参数提高至55000MWD/tU。参数改变的背后是大量的工作需要重新去计算、分析、论证,但下定决心,龙舟团队朝着这个更高的目标向前……

2017年11月,国家核安全局向中核工程颁发了CNSC乏燃料运输容器设计批准书,向西安核设备有限公司颁发了容器制造许可证。取证的成功标志着容器团队终于拿到了市场的入场券。2018年底,签订了CNSC乏燃料运输容器和相关设备供货合同,实现了国产大型商用核电站乏燃料运输容器产业化。

“龙舟”的成功研制,国外容器价格大幅跳水,“在国外供应商眼中,我们成了搅局者”。在放射性物质贮运容器领域,中核工程容器研发团队实现了多种类型容器的自主化、国产化,打破了国外的技术垄断和商业禁售。“起步时,我们落后了20年,现在,我们已经由跟跑变成并跑。”姚琳感叹,多年的梦想照进现实,但这不是结局,而是新梦想的开端。

供货合同的签订是产业化的开始。虽然容器制造本身的技术难题在样机研制的过程中都已经一一排除,但对于供货来说,产品的进度、质量、监造、辅助设备的研制等种种难关还等着去攻克。产业化、市场化的道路还在继续前行……

剪影

满是骄傲 全是牵挂

作为研发人员,必须时刻有人在制造现场驻守。研发在北京,制造在西安,这条线路,是龙舟团队十年来最为熟悉的路。

“我们团队的兄弟们平时就已经很辛苦了,谁都不能去的时候,我去。”2017年的春节前夕,正是做排水试验的时候,也是最冷的时候,是王庆和谢亮两个人去的西安驻厂。也正是因为团队带头人这股“有福同享、有难同当”的作风,来自公司不同专业、不同科室的团队成员们在数十年如一日的容器研发制造过程中培养出了“革命情谊”。

“龙舟宝宝和我的女儿基本同岁。”姚琳笑着说,女儿从小有一个“坏毛病”,睡觉的时候会用很大的力气拽着姚琳的头发。“我以为把你的头发拽住了你就不会走了。”直到现在,女儿才告诉她原因。2010年,女儿出生的时候,是姚琳最忙的时候,“龙舟”成功立项开始研发,在产假没有结束时她便开始奔赴“龙舟”攻坚的战场。每当姚琳出差时,女儿的情绪就特别不好,但是身为一名女性研发人员,姚琳最大的骄傲就是两个“孩子”都在茁壮成长。

责任编辑:myadmin
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