身高约21米、最“胖”的部位直径约4.6米、体重365吨,华龙一号全球首堆示范工程首台ZH-65型蒸汽发生器,被核动力院的设计人员亲切地称为“大白”。
蒸汽发生器
蒸汽发生器是核电厂最为关键的设备之一,它在核电厂一回路单个设备中个子最高、体积最大、重量最重、造价最高;它是核电厂一、二回路的枢纽,好比核电厂的“肺”,将核电厂一回路的热量传给二回路,将二回路的水变成蒸汽,从而推动汽轮机发电;它结构复杂,由上万个零件组成,其设计和制造的技术难度堪称当代重型装备制造业之最。|
蒸汽发生器吊装
几年前,我国还没有大型核电厂蒸汽发生器的自主知识产权,这是国内核电设计者心中挥之不去的阴影:国内建设最多的二代改进型核电机组,蒸汽发生器的知识产权是法国人的;田湾和秦山三期核电站的蒸汽发生器,分别是俄罗斯和加拿大负责设计的;国产60万机组在自主化的诸多领域均有所突破,但蒸汽发生器仍采用了美国的设计……
“‘华龙一号’要走出国门,就必须拥有属于自己的蒸汽发生器。”中国核动力研究设计院核电项目总设计师、华龙一号ZH-65型蒸汽发生器总设计师张富源说,核动力院人毫不犹豫地做出了自己的抉择:自主设计,自筹经费研发。
从2010年起,核动力院组建了蒸汽发生器研发攻关组,举全院之力,攻克难关。
“光是四大试验,我们就投入了一个亿。”张富源说,四大试验,是指管子支承板水力特性热态试验、汽水分离装置性能热态试验、u型传热管流致振动试验和蒸汽发生器综合性能热态试验。
“拿蒸汽发生器综合性能热态试验来说,这个试验前前后后历时三年。”张富源说,试验的目的,是为了考证出口蒸汽的湿度、压力、流量三个重要参数是否合格,就必须建造一个高度1:1、横向等比例缩小的模型装置,用高温高压蒸汽进行试验。
更艰巨的是没有试验装置。“试验要使用高温高压蒸汽,当时院里的条件并不具备,我们就全国到处找蒸汽。”张富源说,最终团队在河南南阳石油开采油田建造了利用油田产高温高压蒸汽做热源的国内首个大型、技术先进的汽水分离装置和管子支承板热态性能试验台架,开始了ZH-65型蒸汽发生器的设计验证试验。
“那时候是冬天,河南下着大雪,我们团队就租了一个集装箱当宿舍,住在油田试验装置旁边,方便我们进行试验。”张富源说。
历时6年,核动力院终于了攻下蒸汽发生器研发的难关。ZH-65型蒸汽发生器在抗震能力、抗流致振动能力、汽水分离效率等多个方面较二代改进型机组蒸汽发生器均有了质的飞跃,技术上完全达到了国际三代核电蒸汽发生器的同等水平,具有高度的成熟性、可靠性和工程实用性。(本文图片由中国核动力研究设计院提供)