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田灣核電創新成就綠色發展 促核電產業本地化及自主化

2014-12-25 09:36:46
科技日報




田灣核電,創新成就綠色發展

——探尋VVER-1000型核電機組首次實現整體吊裝“戴帽”的背后故事

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田灣核電站3號機組穹頂整體吊裝現場 黃磊/

■行進中國·創新故事

本報記者 陳瑜 本報通訊員 賈建富 汪志宇

碧空如洗,6.6/秒的海風吹拂下,黃海水波不興,將海山環擁的江蘇田灣核電站襯托得愈發美麗。

1220915分,重達341噸的半球狀“帽子”被履帶式起重機的18根巨大鋼索吊臂“拎”起,從拼裝位置有步驟地“挪”向176米外的圓柱形核島。

1103分,這頂迄今世界核電站尺寸最大、重量最重的“帽子”——薄殼穹頂被首次整體吊裝,扣在了核島胖胖的“身體”上,標志著該機組的工程建設從土建施工階段全面轉入安裝階段。

田灣核電站34號機組是福島事故后我國核準獲批開工的首個核電項目,是繼一期工程后,中俄雙方深化核能領域合作的又一重大項目。二期工程核島繼續采用俄羅斯設計制造的VVER-1000/428型反應堆,這是VVER-1000型核電機組首次實施穹頂整體吊裝,創造了此類型核電機組工程建設史上又一個重要里程碑。

技術創新:341噸“帽子”實現百米整體位移

VVER-1000堆型穹頂直徑為44米,高22米,呈半球狀體,結構總重約為341噸(不包括吊索具重量)。

江蘇核電有限公司黨委副書記李華平說,至今俄羅斯對VVER-1000堆型的穹頂仍然采用兩次吊裝,即分成球帶吊裝和球冠吊裝。

田灣一期工程施工時,國內沒有大型起重設備,至少需要兩次才能完成整個穹頂吊裝施工。隨著國內大噸位履帶起重機陸續問世,穹頂采用整體吊裝已經成為核電施工的必然趨勢。

在中俄雙方取得穹頂整體吊裝的共識后,2013630日,俄方圣彼得堡設計院提供了穹頂一次吊裝的設計文件, 2014521日該院又提供了穹頂整體吊裝的設計計算書,解決了設計階段的全部問題。

但在具體操作中還是遇到了不小挑戰。

3號機組穹頂吊裝選用的履帶式起重機總重約4800噸,吊裝半徑105.4米,它不僅要“拎”起重達341噸的“帽子”,還要隨著“帽子”的位移“挪步”,最重要的是要盡量減少“帽子”的晃動,“因為薄殼厚度只有6毫米,如果風太大或者起重機搖晃,輕則穹頂會變形,重則會導致吊裝設備傾覆。”

在這之前,雖然CPR1000M310EPR等堆型的穹頂采用過整體吊裝,但與VVER-1000堆型相比,穹頂高度和重量差距較大。

江蘇核電有限公司工程建設一處處長湯九軍說,履帶式起重機重達4800噸,這意味著行走區域的地基每平方米承載力不小于45噸,如不做特別處理,設計的行走路線難以滿足要求。

中國核電工程公司為此組織了兩次地基處理方案的專家評審會。在地基土原位試驗的基礎上,201495日,穹頂吊裝起重機吊裝行走道路設計得到批準。

116日,中核華興在完成道路施工后,又開展了道路實際承載力特征值測試,5個點的監測結果顯示,該道路能滿足要求。為確保萬無一失,工程人員還對吊車行走可能影響的建筑物進行了加固。

34號機組采用“翻版加改進”的原則進行設計建造,參考的是已投入商用的12號機組。

江蘇核電有限公司總工程師崔方水說,改進側重于吸取12機組土建、安裝、調試和運行期間的經驗反饋,形成了635項改進建議。經中俄雙方專家詳細分析討論,確定了412項設計改進項,通過這些改進進一步提高了機組安全性和經濟性,并降低了項目建設風險。

李華平算了一筆賬,3號機組穹頂采用一次整體吊裝工藝,不僅可節省1個月工期,還大大降低了施工過程中的安全風險。

機制創新:促設備國產化率提升

“根據一期安裝和運行經驗反饋,與國內產品相比,俄方設備成品質量并無多大優勢,但報價卻遠高于國內同等產品,考慮目前國內某些設備生產能力并不低于俄方,34號機組核島輔助設備和建筑安裝材料由國內廠家供貨。”崔方水打了形象的比喻,一期是俄方的“交鑰匙”工程,主要由俄方完成,二期工程更注重讓我國產設備“唱戲”。

安全殼是核電站安全保障的第四道安全屏障,即使在5個大氣壓下也不能損壞。安全殼穹頂鋼襯里采用多種鋼板和型材,主要有6毫米厚鋼板、工字鋼、槽鋼、角鋼,總重約258噸。為確保安全,相關設計規范對鋼襯密封性要求非常嚴格。

12號機組建設中,俄方明確要求,穹頂鋼襯里需采用俄羅斯鋼材。

34號機組建設伊始,業主方調研國內幾大鋼鐵廠,對俄羅斯鋼材和我國國產鋼材的化學成分、力學性能等多項指標進行對比,并與俄方專家進行了大量溝通和研究,各項性能指標數據獲得俄方認可,34號機組核島安全殼鋼襯里采用國產鋼材。

安全殼鋼襯里材料國產化,不僅降低了采購成本,縮短了采購周期,還有助于我國擺脫對國外產品的依賴,提升鋼鐵企業國際競爭力,對實施我國核電“走出去”戰略、保障我國核設施長期有效運行意義重大。

在田灣核電站,這樣的創新故事還有很多。

環吊是核電站建造、運行期間的主要吊裝設備,12號機組使用的環吊來自俄方公司,成本較高。二期工程建設中,中俄雙方都提出使用本國產品。

20103月,進入最后拍板的第7輪談判,北京郊區的一間會議室里,氣氛劍拔弩張,中俄雙方代表大有不談完不罷休的架勢。

崔方水回憶,當時雙方討論最激烈的是接口如何處理,“因為我們的設備要用到俄方設計,最后我們創造性地提出,由設計方負責接口的完整性、正確性、一致性,中方負責我供貨設備安全和質量”。

這場鏖戰持續36個小時,當達成最后一個協議條款時,整個談判團成員都已精疲力竭,俄方談判組的秘書因超負荷工作甚至出現休克。

太原重工從這次談判中,收獲了公司目前最大的環吊訂單,對國家來說,國產化使環吊價格下降近一半。

“我們發揮的是技術橋梁作用,幫助國內廠家在俄標準體系和廠家規范間找到結合點,向俄專家證明我國產品能夠滿足其提出的供貨要求,甚至有的指標甚至高于他的要求。”崔方水說,在這過程中,需要對業主和廠家的合作機制進行創新,形成合力,才能有效預測項目風險,并對風險控制有信心。

管理創新:促核電產業本地化、自主化

設計的目標日期與施工進度軌跡基本重合,這是不少人打開二期工程3號機組工程進展表后發出的驚嘆,項目管理人員似乎從圖紙上已經精確預料到未來幾年的工程進展。這在以往核電站建設中并不多見。

2010年,在中俄兩國領導人的見證下,中俄雙方先后簽署框架合同、技術設計合同和總合同,留給設計人員的時間只有兩年時間。

為什么能把工期掐得這么準,崔方水說,這是因為新時期“田灣精神”中有一條顯著的特質,就是“謀定而動、贏在執行”。

二期工程參與方眾多,作為業主的江蘇核電有限公司重點通過管理創新確保項目建設工程進度,這當中首推“負接口”管理。

李華平打了個形象的比方來形容這一管理創新,就像一場接力比賽,上一棒選手啟動時,下一棒乃至下下一棒選手已做起了熱身運動,而不是等上一棒選手到位時才跑動。

在二期工程項目核準工作中,中核田灣人堅決執行“寧愿人等文件,也決不能出現文件等人”的工作方式,這樣一來,每項工作的銜接時間得到大大節省。

3號機組建設過程中,并非沒有摩擦。

質量保證處處長朱洪涌在項目實施過程的巡查中沒少和人吵架,“質量檢查和質量監督人員經常吵架。但大家都沒有私心,為的是守護安全——這是核電的生命線”。

2014124日,3號機組核島穹頂施工現場,0攝氏度的氣溫下滴水成冰,質保工程師執行隨機監督活動,在JMN噴淋系統管道(用于應急情況下噴淋)安裝區域一個拐角,敏銳地發現施工異常。

在機械連接裝置中,止動墊圈是最小的單元,個頭雖小作用卻大。正確安裝的止動墊圈能夠防止螺母松動。一旦螺母松動、脫落,掉入一回路系統后,會影響機組安全運行乃至損壞機器設備,類似質量事故在別的電站發生過。

監督員找到作業人員,對方回應“我們這么做沒有問題”;監督員又找到質量控制人員,質量控制人員說“我們執行俄標,俄標對止動墊圈沒有具體要求”。

監督員沒有放棄,對照國標止動墊圈安裝標準圖例,證實現場止動墊圈的安裝不符合國標,施工方最終對該系統安裝的所有止動墊圈進行了核查和返工處理,避免了系統潛在質量問題的發生。

“螺栓螺帽遍地都是,很容易放過去,我真佩服那些監管人員。”崔方水由衷感慨,這也是田灣核電人一貫的工作理念,一次就把事情做好,每次做都當第一次。

當天接受記者采訪時,各處室負責人圍著會議室的橢圓桌坐了大半圈。

李華平一一點將:核安全處副處長張迅和設計管理一處副處長周志軍是一期工程的首批高級操縱員;工程合同一處周智勇已是對俄商務談判的專家……他們大部分是19971999年田灣核電站建廠的“元勛”,如今已成為管理流程中的“各方諸侯”。

田灣一、二期工程的建設和運營,不僅培養了一批人才,李華平認為,最深遠的意義在于,為全面掌握先進的壓水堆核電站設計和設備制造技術,積累運行和管理的寶貴經驗,促進核電產業的本土化和自主化,并為我國三代核電技術走出去戰略打下堅實基礎。