近日，在全省科技大會(huì)上，哈爾濱電氣動(dòng)力裝備有限公司（以下簡(jiǎn)稱哈電動(dòng)裝）的“華龍一號(hào)”反應(yīng)堆冷卻劑泵組研制及工程化應(yīng)用項(xiàng)目獲黑龍江省科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。據(jù)悉，該項(xiàng)目的成功研制實(shí)現(xiàn)了我國(guó)核電關(guān)鍵設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的長(zhǎng)期自主可控，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，截至目前，該項(xiàng)目成果進(jìn)行了廣泛推廣應(yīng)用。
工人在打磨部件毛邊
反應(yīng)堆冷卻劑泵（通稱“核主泵”）是壓水堆核電站中一回路最關(guān)鍵的主設(shè)備，被喻為反應(yīng)堆流動(dòng)的“心臟”，行業(yè)素有“泵王”之稱。曾經(jīng)，核主泵關(guān)鍵技術(shù)長(zhǎng)期被美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷，是制約我國(guó)核電事業(yè)發(fā)展的瓶頸，也是核電站核島主設(shè)備自主化、國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中亟需攻克的最后一座堡壘。
2013年，國(guó)家能源局組織中廣核和中核集團(tuán)召開自主創(chuàng)新三代核電技術(shù)合作會(huì)，聯(lián)合開發(fā)“華龍一號(hào)”。2014年5月，哈電動(dòng)裝受中核集團(tuán)委托開展“華龍一號(hào)”核主泵的研制，項(xiàng)目依托福清5號(hào)和6號(hào)機(jī)組建設(shè)“華龍一號(hào)”國(guó)內(nèi)示范項(xiàng)目，項(xiàng)目累計(jì)投資7.86億元用于“華龍一號(hào)”首堆主泵研制及試驗(yàn)驗(yàn)證。
工人在查圖紙
“核主泵主要包括泵和電機(jī)兩部分，我們成立了40多人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)5年研制攻關(guān)，在主泵上實(shí)現(xiàn)了7項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，在電機(jī)上實(shí)現(xiàn)了5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。”哈電動(dòng)裝設(shè)計(jì)部副經(jīng)理、副總設(shè)計(jì)師王澤宇介紹，當(dāng)年為攻克技術(shù)難關(guān)，研發(fā)人員往往是工作到凌晨二、三點(diǎn)鐘，到家時(shí)天都亮了。
“不斷的改裝、試驗(yàn)，也可以說(shuō)是歷經(jīng)磨難?！蓖鯘捎钫f(shuō)，在最后做產(chǎn)品驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)，一次試驗(yàn)要200小時(shí)不間斷，團(tuán)隊(duì)人員24小時(shí)在崗。
哈電動(dòng)裝設(shè)計(jì)部核泵設(shè)計(jì)室副主任、高級(jí)主任工程師劉祥松告訴記者，核主泵是核島內(nèi)唯一的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，其功能是驅(qū)動(dòng)反應(yīng)堆內(nèi)一回路中帶有放射性的冷卻劑連續(xù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)堆芯與蒸汽發(fā)生器之間的熱能交換?！叭A龍一號(hào)”核主泵采用立式、軸封式，其設(shè)計(jì)能夠在事故發(fā)生之后的至少72小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)主泵壓力邊界的完整性，其研制提升了核電領(lǐng)域科技進(jìn)步、技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化，該項(xiàng)目擁有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電技術(shù)，已獲授權(quán)發(fā)明專利41項(xiàng)。
劉祥松說(shuō)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的先進(jìn)型三級(jí)流體動(dòng)壓機(jī)械密封，每一級(jí)都可承受15.16MPa系統(tǒng)壓力，可以互換，泄漏可控，所研制的機(jī)械密封完全經(jīng)受了全廠斷電SBO工況的熱態(tài)考核試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了工程化應(yīng)用，解決了“卡脖子”關(guān)鍵部套的自主化。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)還開展了葉輪、導(dǎo)葉體、環(huán)形殼體的高效匹配設(shè)計(jì)技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)出了高效、穩(wěn)定的水力模型，首次提出了氣、液兩相流主泵降級(jí)函數(shù)分析方法。主泵輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)引入“能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合”的安全設(shè)計(jì)理念，解決了失水工況下主泵密封不受損傷難題。
2021年，全球首堆“華龍一號(hào)”福清5號(hào)機(jī)組和海外首堆巴基斯坦K2機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)核電自主品牌的歷史性突破，目前，“華龍”型號(hào)已邁出國(guó)門，并與阿根廷簽署合作協(xié)議，標(biāo)志著我國(guó)核電關(guān)鍵主設(shè)備已打破國(guó)外技術(shù)壟斷，正式進(jìn)入核電技術(shù)先進(jìn)國(guó)家行列。
核主泵全流量試驗(yàn)臺(tái)
王澤宇介紹，哈電動(dòng)裝研制的“華龍一號(hào)”核主泵取得了多項(xiàng)全國(guó)第一：我國(guó)第一個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代壓水堆百萬(wàn)核電機(jī)組，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、達(dá)到世界領(lǐng)先水平；國(guó)內(nèi)第一個(gè)使用自主研制的三級(jí)流體動(dòng)壓機(jī)械密封；國(guó)內(nèi)第一個(gè)民用核電主泵使用自主研制的水力模型。
目前，該項(xiàng)技術(shù)成果已用于福清5號(hào)和6號(hào)機(jī)組、巴基斯坦K2K3機(jī)組等共計(jì)48套機(jī)組，累計(jì)訂貨額56.91億元。哈電動(dòng)裝核主泵國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額領(lǐng)先，并首次實(shí)現(xiàn)了中國(guó)百萬(wàn)千瓦級(jí)先進(jìn)核電技術(shù)“走出去”的目標(biāo)，是中國(guó)核電走向世界的“國(guó)家名片”。
記者：薛婧；攝影：薛婧；視頻：薛婧