【人物】石岛湾核电站的“硬核”青年
文/特约记者 仝礼允 华玉栋 刘鑫
在山东半岛最东端的荣成石岛湾,矗立着一座全球独一无二的核电站——华能石岛湾高温气冷堆示范工程(以下简称“示范工程”)。
该示范工程装机容量20万千瓦,于2012年年底正式开工建设,2023年12月6日正式投入商业运行并良好运营至今。今年3月27日,示范工程又实现核能供暖,这标志着第四代核能综合利用取得突破,93.4%的设备国产化率彰显了大国重器的硬核担当。
这是全球首座实现商业化运行的第四代核电站,也是中国具有完全自主知识产权的国家科技重大专项标志性成果。今年的《政府工作报告》在回顾2023年关键核心技术攻关成果时,特别提到了“第四代核电机组”。其背后是数百位科学家超过半个世纪的心血付出。
其中,作为建设国家科技重大专项——高温气冷堆核电站示范工程的主力军之一,华能山东石岛湾核电有限公司运行部是一支平均年龄仅为32岁的年轻队伍。在示范工程商运投产攻坚过程中,运行部顺利完成反应堆首次装料、首次临界、双堆满功率运行、瞬态试验、168小时商运考核等重大操作任务,用青春的力量推动世界先进核电技术实现了时代性跨越。
“中央企业青年文明号”“山东省劳模和工匠人才创新工作室”“华能集团创新工作室”……一项项荣誉见证着他们的攀高历程。今年5月,运行部荣获“中国青年五四奖章集体”称号。
从“0”到“1”的首创
2006年,“高温气冷堆核电站示范工程”被列入国家科技重大专项,由中国华能牵头,联合清华大学、中核集团共同建设。
高温气冷堆是国际公认的第四代先进核电技术,其最突出的优势是“固有安全性”,即在丧失所有冷却能力的情况下,不采取任何干预措施,反应堆都能保持安全状态,不会出现堆芯熔毁和放射性物质外泄的情况,在发电、热电冷联产及高温供热等领域商业化应用前景广阔。
“固有安全性”的首要体现是技术体系,它是运行人员操控核电机组的技术依据。
示范工程是世界上首个应用模块式高温气冷堆技术的第四代核电站,没有技术体系可以借鉴。首创技术体系,最关键且最难的是事故规程的制定编写。这是核电厂在偏离正常运行工况或事故时,用于指导运行人员判断情况,在保护系统触发紧急停堆、停机或专设安全设施动作后,采取规定后续行动以缓解或限制事故后果的书面操作规程。
运行部值长李源主动请缨成立事故规程小组。一开始,李源反复查阅压水堆核电厂事故处理规程,却没有任何技术启示。为了啃下这块“硬骨头”,李源又与设计方探讨事故规程编写细节,但是设计方无法提供关键的处理导则。
“当时我们只有10兆瓦高温气冷实验堆的零散指南,但研究堆和核电站的规模相差甚远。我们从压水堆AP1000堆型的事故规程处理思路开始琢磨,发现高温气冷堆跟压水堆的技术特点虽然存在巨大差别,但反应性控制、余热导出、包容放射性物质这三大核电站的安全功能却是万变不离其宗的。”李源说道。
面对困境,事故规程小组仔细梳理高温气冷堆一、二回路工况,确定“以征兆为导向”的技术路线,自主编制处理导则并开发事故规程,构建起较完善的事故规程框架。
搭构框架只是第一步,其是否能真正适用于示范工程还需验证,因此李源带领团队踏上了规程验证之路。
“验证工作开始后,我们才真正认识到这项工作的复杂和艰巨。”李源至今仍能回忆起当时面临的压力。规程验证小组将所有事故规程划分为34个场景,在模拟机上反复验证和修改。像洗衣机大小的纸箱里装满了验证文件,团队从早到晚“闷”在模拟机房里。经过60个日夜的不懈努力,3000多页的事故规程验证报告最终证实了这套规程的可行性。而在此前,运行人员自主搭建技术文件体系在行业内从未有过。
一道“双保险”
“从示范的角度来讲,我们希望高温气冷堆核电站一开始就站在高起点。”运行部主任陈立强说。
陈立强于2008年作为第一批建设者来到石岛湾核电站,全程参与示范工程的建造、调试、运行,目睹了2012年12月9日示范工程浇筑的第一罐混凝土,亲历了2023年12月6日示范工程商业化运营启动。
2018年8月,华能山东石岛湾核电有限公司挂牌成立“陈立强劳模创新工作室”,陈立强是负责人,创新工作室由主办公室、化学实验室及模拟机房组成,为模块式高温气冷堆示范工程提供运行技术攻关、实操培训、内外部交流的平台。陈立强劳模创新工作室成员攻克了高温气冷堆多项国内空白技术难题,在示范工程反应堆首次装料及初始临界、堆芯气氛切换及加热除湿、零功率物理试验、并网发电、双堆满功率运行等重大节点中迎难而上、开拓创新,发挥了技术顶梁柱的作用。
示范工程数字化控制系统(以下简称“DCS”)在统一集中控制方面有很大的优势,也有功能扩展空间。“陈立强劳模创新工作室”以此为切入点,开展研究国家重大专项课题——让DCS通过运行技术文件判断反应堆运行状态,自动推荐适用的执行程序,既能提高工作效率,又能减少人为失误,是在高温气冷堆“固有安全性”的基础上增加的一道“双保险”。
石岛湾公司专门配置了DCS模拟机和服务器,课题研究正式启动。1100多份规程互相关联,其间的关系错综复杂,一个细微的逻辑路线区别,都可能导致结果发生意想不到的偏移。为了确保逻辑准确,运行部的青年们一有空就钻进创新工作室,为每份规程设置弹出条件,分析研究多个报警或异常时的运行状态。他们在工作室里反复讨论、验证,常常因为过分投入而忘记吃饭。“满脑袋的逻辑就是我们的‘家常便饭’。”大家打趣道。经过他们的努力,示范工程电子化规程的功能如今已趋于完善,课题顺利通过验收。
攀上“示范工程”制高点
奋斗是这支年轻队伍的底色,团队一直瞄准世界球床模块式核电技术“无人区”不断探索突破,建立以专利、技术标准、软件著作权为核心的自主知识产权体系,为高温气冷堆产业化推广打牢基础,助力中国核电事业长远发展。
在向第四代核电技术进发的过程中,一纸“攀登令”摆在了运行部化学科面前。
面对高温堆放化分析难题,华能集团三八红旗集体的带头人、化学科科长马倩号召全科“巾帼英雄”攻坚克难。她们向设计人员、仪器厂家、核电厂化学同行取经,一头扎进实验室,找寻高温气冷堆放射化学的因与果,经过无数次的试验和不计其数的失败,终于形成了一套完整的氦气放化取样流程和分析方法,实现了高温堆放化分析的最新突破。
3项国家级重大专项科研项目、7项集团公司科研项目、130项专利、16项高温堆技术标准制定、7篇中文核心及以上学术论文……累累硕果见证着运行部青年们的付出,也为高温气冷堆知识产权保护和商业化推广奠定了坚实的基础。
曾经,作为示范工程最早一批的探索者,陈立强、李源等这批高温气冷堆最早期培养的人才在北京市昌平区燕山脚下的清华大学核能与新能源技术研究院度过了为期6年的学习实践时光。等人高的资料、60多门课程,上百场的考核,高强度的培训为他们打下了参与国家科技重大专项的知识底座。
如今,拿下中国第四张核电“牌照”的中国华能要从高温气冷堆技术创新者向更具综合性的优秀核电运营商转变,人才更是核心。
一座核电站,主控制室是“心脏”,主控制室的操纵员被称为“黄金人”。而有这种说法,是因为培养一名操纵员所花费的成本,折算成黄金,大约和一名成年人等身。一名成熟的操纵员需要有5~10年的工作经验,熟练掌握100多门课程,经历上千次考试,还要通过国家核安全主管部门组织的现场考试、模拟机考试、笔试和口试,每个环节都可能被淘汰,淘汰率极高。
在运行部,一串数字见证着人才培训的成绩单:累计自主培养高温气冷堆核电站“黄金人”高级操纵员34人、操纵员33人,全国能源化学地质工会“大国工匠”1人……
对于运行部的青年而言,荣誉属于过去,示范工程的技术攀登永无止境。在李源看来:“安全源于本能,始于习惯。保持如履薄冰的心态,保障示范工程后续40年的安全、稳定运行才是眼下踏踏实实应该做的事。”
(编辑:张琴琴)