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                1. 中國核建:創新驅動發展 造就全球三代核電建造技術領跑者

                  時間:2019-07-12 來源:科技質量信息化部 作者:
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                         三代核電是世界范圍內核電技術創新的重要成果,世界上在建和規劃待建的核電站大部分采用三代核電技術,三代核電成套建造技術的率先全面掌握,對建好三代核電,發揮首堆效應,提升我國核電整體經濟性與市場競爭力,具有重要意義。中國核工業建設股份有限公司憑借30余年不間斷從事核電建造技術積淀,創新發展,在多個三代核電首堆項目同時建設過程中解決了眾多國內外核電建造領域首例難題,形成了一系列具有國際先進水平的核電站關鍵施工技術,填補多項國內外技術空白,圓滿完成了國內首批三代核電機組建造任務。
                         2018年1月9日,臺山核電站1號機組“EPR全球首堆工程”揭牌,世界上第三個開工建設的EPR項目一躍成為全球首臺即將具備商運條件的EPR三代核電機組。同年9月21日,三門核電1號機組順利完成168小時滿功率連續運行考核,標志著全球首臺AP1000核電機組具備商運條件。2019年4月28日,我國具有完全自主知識產權的三代核電技術“華龍一號”全球首堆示范工程福清5號機組冷態功能試驗一次成功,比計劃提前50天轉入調試階段,打破了核電領域“首堆必拖”的魔咒。首批三代核電機組世界首堆成功建成并相繼發電,標志著中國核電建造技術實現了從跟跑,并跑到領跑的新跨越!
                         新跨越的實現絕非偶然。面對沒有示范堆建設經驗可供借鑒,首堆設計圖紙滯后,設備供貨不及時,部分工程邊設計、邊驗證、邊施工、邊修改等重重障礙,中國核建秉承央企使命,迎難而上,積極進行供給側改革,集中公司內優勢管理與技術資源,開展“先進壓水堆建造技術”國家重大科技專項技術攻關。堅持集約化創新發展的指導思想,推出一系列創新發展新舉措,攻克一道道首堆核電建造“卡脖子”技術問題,在科技創新集約化方面形成了成功經驗,取得了矚目成績!
                   

                         “共創、共享、共贏”系列舉措開展集約化創新
                         中國核建以全面掌握三代先進核電工程建造技術為目標,以體制機制創新為指導,通過內部科研資源整合,外部產學研用開放合作、線上線下融合創新等措施,實現科技創新從局部創新、孤立創新向協同創新、集約化創新的轉變,在公司整體層面上構建了“一個整體、兩個層面、三個中心、多個平臺”的組織管理體系和分級研發體系,使科技創新成為企業改革發展的內生動力之一。
                         加強頂層設計,打造科技創新集約化管理模式。中國核建成立了科技領導小組,在公司層面建立了覆蓋技術體系、專家團隊、科研項目、成果推廣、考核激勵、知識產權保護、知識庫等要素的完整科技創新管理體系;組建中國核建研究院,下設5個研發中心和6個重點實驗室。針對4個業務領域、8個方面的關鍵技術進行重點研究,形成科技創新管理集成系統,推動中國核建科技創新的集約化管理。
                         統籌科技創新項目,提升研發水平。對科技創新項目進行統一管理,分級實施,針對性共性技術研究、關鍵技術攻關、先進技術應用、工藝改進創新等,改變以往獨立研發模式為共創共享共贏模式。圍繞三代核電建造難點、特點在承擔國家“先進壓水堆關鍵建造技術研究”課題同時,中國核建上市募集資金組織兩個批次共31項科技創新項目,采取公司組織、成員單位共同參與、成果共享的方式,開展項目統一立項與研發工作。十三五期間,科技創新投入每年度增加10%以上,持續提升科技創新水平。
                         加強知識產權管理,促進科技創新成果推廣應用與共享。制定覆蓋中國核建建造業務的技術體系框架,分類管理各類工程建造技術,共形成702項技術成果,其中核心技術83項、關鍵技術159項、專用技術106項。制定自動焊等重點科技成果推廣應用考核機制,以“互聯網+”的模式,建立公司層面知識庫,確保先進技術的推廣應用實施與共享,促進先進施工技術向現實生產力的轉變,實現知識與經驗向能力與資產的轉化。
                         打造核心專家團隊,提供線上線下高端智力支持。中國核建大力打造技術與技能人才專業發展通道,擇優聘任公司級首席專家2名、高級專家10名、技能專家13名,構建了與子公司兩個層級專家團隊管理模式。通過線上線下結合,在重要科研項目、國際國家標準編制、技術攻關、以及工程難題處理等方面充分發揮專家團隊的整體智力。
                         

                         關鍵技術突破促進三代核電成功建設
                         2009年4月19日,全球首臺AP1000機組—三門核電1號機組正式開工,10月26日,臺山核電1號機組正式開工;2015年5月7日,中國自主三代核電“華龍一號”全球首堆福清5號機組正式開工。從開工到成功建設,一項項新技術、新成果突破應用的背后,是中國核建十年的磨礪與進取,是中國核建一代人的青春、智慧與汗水,是中國核建研發與建造水平的新高度。
                         大體積混凝土澆筑技術。核電站底板由整塊大體積混凝土構成,構成核電站最后一道安全屏障,伴隨核電堆型的升級迭代,底板體積越來越大,從M310堆型底板的4000多立方米、AP1000堆型的5000多立方米,到EPR堆型的9000多立方米、CAP1400堆型的15000立方米。中國核建在原底板分層分段澆筑工藝基礎上,進行反應堆筏基大體積混凝土整體澆筑的創新實踐,通過仿真模擬計算、動態養護監控等技術應用,解決了澆筑溫度控制難、裂縫控制難、密實度檢驗難等難題,創造了國內核島最長最寬底板一次澆筑近15000立方等多個記錄,確保無溫度裂縫的產生,滿足了三代核電在技術、安全、可靠性和工期與經濟等方面對大體積混凝土施工的高標準要求。


                          雙層安全殼施工技術。“華龍一號”、EPR反應堆廠房設計為雙層安全殼,是核電站施工的關鍵路徑。為解決雙層殼施工中多個專業復雜施工邏輯,中國核建自主研發,形成了國際先進的外殼穹頂免拆除梁板施工工藝、預應力豎向倒U形整體穿索技術與張拉工藝、多孔高性能混凝土配合比設計、安全殼底板環段模塊化安裝、設備艙口曲面開孔等成套建造技術。并自主研制了預應力施工所有成套設備,擺脫了對國外相關設備與技術的依賴,提升預應力施工效率2倍以上。同時形成行業標準3項,省部級以上工法20項,授權專利39件,并獲第七屆國際發明展覽會金獎。
                          開頂法施工技術。“開頂法”平行施工采用平行建造模式,改變了核電站“先土建主體封頂,后設備安裝”的傳統施工模式,是提高核電站建造效率的最有效方式。“開頂法”施工要求選用更加先進、起吊能力更大的大型吊裝設備,對施工場地規劃、施工組織協調提出更高的要求。中國核建早在秦山核電三期嘗試開頂法吊裝,是國內最早開展核電“開頂法”工藝研究的施工企業。通過在AP1000核電項目采用國內最大起吊能力的履帶式吊車,對幾乎所有大型設備與全部模塊進行開頂法施工,掌握了開頂法施工技術,并在巴基斯坦“華龍一號”項目上成功推廣應用。


                         大型模塊化施工技術。世界首堆AP1000核電全面采用模塊化設計,共有178個模塊。AP1000施工第一次全面采用車間預制、現場組裝、整體運輸與吊裝的先進模塊化建造理念;第一次整體吊裝總重超1000噸的復雜結構模塊。為解決模塊化施工組裝異形偏心構件眾多、焊接變形控制難、公差積累尺寸控制難、多吊點均勻性受力要求高、大型結構模塊就位調整難等難題,中國核建開展多級吊梁吊裝技術、吊裝測力調整技術、吊裝運輸3D仿真技術、有限元應力和變形分析等工藝技術研究,最終保障所有模塊吊裝與就位100%一次成功,顯著降低安全風險,提高了施工效率。
                         三代核電主系統數字化安裝技術。主系統是核電站的心臟,其安裝難度大、精度高、安裝工藝復雜、施工邏輯強。AP1000堆型主管道沒有調整段,其安裝工藝與以往核電堆型有根本的不同,需通過調整重達650噸蒸汽發生器端的三個焊口位置與壓力容器連接的主管道進行三維空間組對,同時還要滿足組對間隙小于2毫米,錯邊量小于0.8毫米,是AP1000建造中技術難度最高的核心技術。中國核建采用了激光跟蹤測量及3D建模擬合、現場數控坡口精確加工、冷熱段同時組對、遠程控制窄間隙焊接等關鍵技術與相關專用工法,確保了四臺AP1000機組均一次成功。此外,華龍一號壓力容器與蒸汽發生器均采用自行設計的液壓爬行機構引入反應堆廠房,EPR蒸汽發生器創造性地采用兩臺液壓提升機空中翻轉后斜插吊裝就位,數字化相控陣檢測等先進技術在三代核電主系統施工中的一次成功,標志著中國核建在核電建造的全球領先位置。


                          核電多項目施工管理信息化。同時承擔30余臺核電機組項目的建造任務,給中國核建多項目群堆管理帶來了巨大考驗。為充分發揮集約化管理優勢,提高群堆項目的監督管控水平,中國核建自行開發了滿足企業總部、項目部兩個層面管理要求的第三代核電多項目管理信息系統,系統包含37個模塊,近150個標準化業務流程。系統以施工進度計劃為驅動,使各項管理要素相互關聯,實現項目管理精準預測、資源配置動態調配,并融入三維數字化多維模擬技術、BIM技術、施工管理移動終端、大數據分析技術,可實時快速反映現場的實際進展,跟蹤質量問題,為管理層提供實時、多維度的項目監控手段,推動項目管控效率的提升。


                          “十二五”以來,中國核建通過科技創新的集約化,承擔國家科技重大專項項目15項,國防科工局科研項目20余項等共計80余項國家級科研項目,共獲得國防科技進步獎8項,省部級以上科技獎勵80多項,主持和參與制定國際、國家和行業技術標準共計107項,形成700余項施工技術,累積獲得專利授權900余件,有力的保障了國家上一輪核電大發展期間所有項目的順利建成,圓滿履行了央企使命。
                          未來中國核建將圍繞中核集團新時代發展戰略,搭建國家級核電建造研發平臺,進一步研發和推廣核工程先進建造技術,聚焦中核集團重點項目的核心技術、重大技術、共性關鍵技術,開發數字化建造技術,智能化施工裝備等,通過兩化融合保持領先優勢,持續提升企業核心競爭力,引領企業未來發展,為核電經濟性提高以及競爭力提升做出新的貢獻,為中核集團建設成為國際一流企業、為我國建設成為核工業強國貢獻新的力量。

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