身高約21米、最“胖”的部位直徑約4.6米、體重365噸,華龍一號全球首堆示范工程首臺ZH-65型蒸汽發生器,被核動力院的設計人員親切地稱為“大白”。
蒸汽發生器
蒸汽發生器是核電廠最為關鍵的設備之一,它在核電廠一回路單個設備中個子最高、體積最大、重量最重、造價最高;它是核電廠一、二回路的樞紐,好比核電廠的“肺”,將核電廠一回路的熱量傳給二回路,將二回路的水變成蒸汽,從而推動汽輪機發電;它結構復雜,由上萬個零件組成,其設計和制造的技術難度堪稱當代重型裝備制造業之最。|
蒸汽發生器吊裝
幾年前,我國還沒有大型核電廠蒸汽發生器的自主知識產權,這是國內核電設計者心中揮之不去的陰影:國內建設最多的二代改進型核電機組,蒸汽發生器的知識產權是法國人的;田灣和秦山三期核電站的蒸汽發生器,分別是俄羅斯和加拿大負責設計的;國產60萬機組在自主化的諸多領域均有所突破,但蒸汽發生器仍采用了美國的設計……
“‘華龍一號’要走出國門,就必須擁有屬于自己的蒸汽發生器。”中國核動力研究設計院核電項目總設計師、華龍一號ZH-65型蒸汽發生器總設計師張富源說,核動力院人毫不猶豫地做出了自己的抉擇:自主設計,自籌經費研發。
從2010年起,核動力院組建了蒸汽發生器研發攻關組,舉全院之力,攻克難關。
“光是四大試驗,我們就投入了一個億。”張富源說,四大試驗,是指管子支承板水力特性熱態試驗、汽水分離裝置性能熱態試驗、u型傳熱管流致振動試驗和蒸汽發生器綜合性能熱態試驗。
“拿蒸汽發生器綜合性能熱態試驗來說,這個試驗前前后后歷時三年。”張富源說,試驗的目的,是為了考證出口蒸汽的濕度、壓力、流量三個重要參數是否合格,就必須建造一個高度1:1、橫向等比例縮小的模型裝置,用高溫高壓蒸汽進行試驗。
更艱巨的是沒有試驗裝置。“試驗要使用高溫高壓蒸汽,當時院里的條件并不具備,我們就全國到處找蒸汽。”張富源說,最終團隊在河南南陽石油開采油田建造了利用油田產高溫高壓蒸汽做熱源的國內首個大型、技術先進的汽水分離裝置和管子支承板熱態性能試驗臺架,開始了ZH-65型蒸汽發生器的設計驗證試驗。
“那時候是冬天,河南下著大雪,我們團隊就租了一個集裝箱當宿舍,住在油田試驗裝置旁邊,方便我們進行試驗。”張富源說。
歷時6年,核動力院終于了攻下蒸汽發生器研發的難關。ZH-65型蒸汽發生器在抗震能力、抗流致振動能力、汽水分離效率等多個方面較二代改進型機組蒸汽發生器均有了質的飛躍,技術上完全達到了國際三代核電蒸汽發生器的同等水平,具有高度的成熟性、可靠性和工程實用性。(本文圖片由中國核動力研究設計院提供)