近日,“華龍一號”全球首堆示範工程福清5號機組冷態功(gōng)能試驗一次成功。作(zuò)為我國具有完(wán)全自主知識產權的(de)三代(dài)核電,“華龍一號”頂住“高壓”,通過了檢驗機(jī)組性能的一次“大(dà)考”。這標誌著該機組打破首堆必拖“魔咒”,提前(qián)轉入調試階(jiē)段取得第一步勝利。本文由(yóu)上海凱太轉載發布;上海凱太主要研發製造一體化預製泵站,一體化雨(yǔ)水提升泵站,一體化汙水提升泵(bèng)站,地埋(mái)式一體(tǐ)化預製泵站等;歡迎訪問上海凱太官網(wǎng)查詢具體產(chǎn)品信息。
什麽是冷試?“華龍一號”為(wéi)什麽要冷試呢?科(kē)技日報記者就此采訪了相關人士。
頂住(zhù)“高壓”,反應堆性能經受“大考”
如果將發電站比作一個(gè)巨(jù)大充電寶,那麽“華龍一(yī)號”就是一座巨大的核燃料充電寶——“核電寶”。
考量一(yī)座核電站,最重(chóng)要指標之一是安全可靠。
冷試,是冷態功能試驗的簡稱,是核電廠大型綜合專項調試試驗,主要(yào)目的是驗證一回路係統和設備及其輔助管道在高壓下的(de)各項性能,並在各個(gè)壓力平台下進行(háng)主係(xì)統和輔助係(xì)統的相關試驗(yàn),是對整個反應(yīng)堆性(xìng)能的第一次全麵“體檢”。
它也被認為是檢驗這座“核電寶”的第一步,可驗證各係統完整性,驗證超設計基準狀態下能否正常保壓(yā),並要超過設計(jì)基準(zhǔn)來檢驗它的性能抗(kàng)壓能力。
而首堆能否如期推進,“體檢”報告十分關(guān)鍵。
壓力,是冷試首先要考核的指標之一。我們日常接觸的大氣壓為(wéi)0.1兆帕,而核電站一回路工作壓力為15.5兆帕。根據設計(jì)方案,一回路設計壓力約為17兆帕(pà)。但這次(cì)冷試的峰值是22.3兆(zhào)帕,相當於手掌大的麵(miàn)積上得承載10輛(liàng)滿載小轎車的重量。
中核集團福清核電有限公(gōng)司(簡稱福清核電)相關人士以我們平時接觸的駕車為例解釋(shì)說(shuō),所謂峰值壓力(lì),可以理解(jiě)為有些小汽(qì)車儀表盤顯示的每(měi)小時200公裏數值。設計壓(yā)力,好比我們平(píng)時駕駛的汽車,最高時速可以開到每小時160公裏,一回路工作壓(yā)力15.5兆帕,好比平時駕車的慣常時速,比如每小時120公(gōng)裏。
值得一提的是,冷試時的壓力並非一步升至22.3兆帕。從上午10點到次日淩晨2點,經過16小時的逐級升壓,“華(huá)龍(lóng)一號”福清5號機組主係(xì)統壓力抵達22.3兆帕,穩壓十分鍾,才算通過了考(kǎo)驗。
冷試過後將是(shì)漫長的熱(rè)試
從字麵理解,有人會覺得冷試是冷的(de)。其(qí)實,冷試中一回路的溫度為35—70攝氏度。
在沒有核燃料的情況下,水是如何被加熱的?相關人士介紹,通過葉片攪動,主泵(bèng)在密閉空間中旋轉,動能(néng)轉換(huàn)為熱能,帶動一回路升溫。
一座核電站的建設要曆經前期(qī)籌備—土建施工(gōng)—設備安裝—調試(shì)幾個(gè)階段。冷試後,“華龍一號”後續還有熱試、臨界試驗、各功率平台試驗、性能(néng)試驗等過程。
所謂冷試,是相對熱態性能試驗(簡稱熱試)而言的(de),它(tā)也被認為是熱試的熱身。冷試結束後(hòu),核(hé)電(diàn)站即將開展的是熱試(shì)。
與35—70攝氏度的(de)冷試溫度相比,熱試溫(wēn)度(dù)高達300攝氏度。
與冷試(shì)不同,熱試期間,工(gōng)作(zuò)人員會盡可能模擬核電站實際運(yùn)行工況,以(yǐ)驗(yàn)證係統(tǒng)性能是否與設計(jì)要求相一致,對核電站的可靠(kào)性進行進一步驗證,包括確保(bǎo)設備常溫下不能漏,高溫下更不能漏。此外,還要驗證儀表及設備在高溫下的可(kě)靠性,校核(hé)溫度、壓力、流量、振動、間隙(xì)等測量參(cān)數(shù)是否符合(hé)設計值(zhí)要求。
簡而言之,凡是有可能受到溫度影(yǐng)響的,都要檢查一遍,常溫要測,高溫(wēn)也要測。此外,還要對核電廠很多功能和安全性進行驗證,包括驗證非能動堆芯冷卻係統的自然循環能力、非能動預熱排出熱交換(huàn)器的(de)換熱能力等。
正因如此,與(yǔ)冷試(shì)相比,後續的熱試(shì)將是一個比較漫長的過程,它並不是某一個試驗,而是(shì)一係列試驗的總和。
據了解,根據機組不(bú)同,熱試少則幾十天(tiān),多則(zé)幾個(gè)月。熱試過程中,核電站的運行規(guī)程將被全方位驗證(zhèng),核電站的功能將得到充分檢查(chá),核電(diàn)站裏從事操作的人員隊(duì)伍也(yě)得(dé)到了(le)鍛煉。
熱試後就要裝料,按照計(jì)劃,“華龍一號”全(quán)球首堆福清核(hé)電5號機組(zǔ)今年年底將進行首次裝(zhuāng)料。如果(guǒ)按照62個月的建造工期,5號機組計劃於明年7月(yuè)正式並網(wǎng)發電。
大數據、沙盤推演實現事前風險(xiǎn)管控
當全球在建三(sān)代核電機組陷入拖(tuō)期“泥潭”,自2015年5月7日開工以來,“華龍(lóng)一號”全球首(shǒu)堆示範工程進展順利,按照計(jì)劃進(jìn)度開展建設成為(wéi)重要標簽。
“‘華龍一號’是個複雜的係統工程,是從無(wú)到有的創新過(guò)程。”中核集團“華龍一(yī)號”總設計師邢繼特別介紹說,示範工程的攻(gōng)堅課題之一,是按期完(wán)成首堆工程施工圖設計。
通過持續推(tuī)進“互聯網+”,中核集團將核電(diàn)的設(shè)計、應用軟件集成與互聯(lián)網等技術相結合,建立了異地綜合協同設(shè)計平台,全國多個設計單位通過網絡連接,利用各種終(zhōng)端設備,在(zài)同一個平台上開展異(yì)地協同設計工作。協同設計平台終(zhōng)端數量達到500個,並可根據需要進行擴充。
在這個平台上,近千(qiān)名“華龍一號”現場工(gōng)程和設(shè)計(jì)人員,實現了信息及時溝通共享,加快了設計(jì)數據傳遞,減少了設計交換過程反複,有效提升了設計效率。
在開展設(shè)計(jì)工作的同時,中核集團充(chōng)分利用設計信息平台高效便捷的特點,將示範工程建設中遇到的技術問題及時匯總形成設計領(lǐng)域的大數據(jù),不僅向設備製造方和工(gōng)程建設方反饋,還傳遞給了(le)後續的核電項目。
“這為‘華龍一號’核(hé)電項目標準化設計(jì)、批量化建設(shè)奠定了技術基(jī)礎,提升了建(jiàn)設與運行的經(jīng)濟性(xìng)。”邢繼說。
從30萬千瓦起步,“華龍一(yī)號”是中國核(hé)電(diàn)研發從引進、吸收和再創新的(de)產物。“華龍一號”設計壽命為(wéi)60年,反應堆采(cǎi)用177堆芯設計,堆芯采用18個月換料(liào),電廠可利用率高達90%以上(shàng)。其中自主知識產權覆蓋了(le)設(shè)計、燃料、設備、建造、運行、維護等領域,並已自主開發(fā)了核電專用軟件,形成了完整的知識產(chǎn)權體係,是目前國內唯一能獨立出口的三代機型。作為全球首堆示範工程,福清核電5號機組建設設備國產化(huà)率不低於85%,采(cǎi)購、安裝的“三新”設備超過百台套。
福清核電總經理陳國才告訴記者(zhě),不斷優(yōu)化的(de)項目管理模式、創新工程管理方式保障了示範工程建設穩步(bù)推進(jìn),也為後續(xù)“華龍一號”批量(liàng)建設提供了寶貴的實踐經驗和參考依(yī)據(jù)。
首堆建(jiàn)設中,建設團隊在國內首次運用沙盤進行模擬推演。比如,設計領域選取了電廠DCS提資(zī)策劃(huá)等6類典型(xíng)設計組織與管理任務,進行沙盤推演。
陳(chén)國(guó)才表示,通過總結歸納基礎事實,測試管理團(tuán)隊管理知(zhī)識、經驗和解決問題的能力,分析預測項目階段性的發展趨(qū)勢,可達到事前管理、風險管控的目標。
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