冷试并不“冷” 核电站“体检”第一关
栏目:行业动态 发布时间:2019-05-11
近日,“华龙一号”全球首堆示范工程福清5号机组冷态功能试验一次成功。作为我国具有完全自主知识产权的三代核电,“华龙一号”顶住“高压”,通过了检验机组性能的一次“大考”。这标志着该机组打破首堆必拖“魔咒”,提前转入调试阶段取得第一步胜利...

       近日,“华龙一号”全球首堆示范工程福清5号机组冷态功能试验一次成功。作为我国具有完全自主知识产权的三代核电,“华龙一号”顶住“高压”,通过了检验机组性能的一次“大考”。这标志着该机组打破首堆必拖“魔咒”,提前转入调试阶段取得第一步胜利。


    什么是冷试?“华龙一号”为什么要冷试呢?科技日报记者就此采访了相关人士。

  顶住“高压”,反应堆性能经受“大考”

  如果将发电站比作一个巨大充电宝,那么“华龙一号”就是一座巨大的核燃料充电宝——“核电宝”。

  考量一座核电站,最重要指标之一是安全可靠。

  冷试,是冷态功能试验的简称,是核电厂大型综合专项调试试验,主要目的是验证一回路系统和设备及其辅助管道在高压下的各项性能,并在各个压力平台下进行主系统和辅助系统的相关试验,是对整个反应堆性能的第一次全面“体检”。

  它也被认为是检验这座“核电宝”的第一步,可验证各系统完整性,验证超设计基准状态下能否正常保压,并要超过设计基准来检验它的性能抗压能力。

  而首堆能否如期推进,“体检”报告十分关键。

  压力,是冷试首先要考核的指标之一。我们日常接触的大气压为0.1兆帕,而核电站一回路工作压力为15.5兆帕。根据设计方案,一回路设计压力约为17兆帕。但这次冷试的峰值是22.3兆帕,相当于手掌大的面积上得承载10辆满载小轿车的重量。

  中核集团福清核电有限公司(简称福清核电)相关人士以我们平时接触的驾车为例解释说,所谓峰值压力,可以理解为有些小汽车仪表盘显示的每小时200公里数值。设计压力,好比我们平时驾驶的汽车,最高时速可以开到每小时160公里,一回路工作压力15.5兆帕,好比平时驾车的惯常时速,比如每小时120公里。

  值得一提的是,冷试时的压力并非一步升至22.3兆帕。从上午10点到次日凌晨2点,经过16小时的逐级升压,“华龙一号”福清5号机组主系统压力抵达22.3兆帕,稳压十分钟,才算通过了考验。

  冷试过后将是漫长的热试

  从字面理解,有人会觉得冷试是冷的。其实,冷试中一回路的温度为35—70摄氏度。

  在没有核燃料的情况下,水是如何被加热的?相关人士介绍,通过叶片搅动,主泵在密闭空间中旋转,动能转换为热能,带动一回路升温。

  一座核电站的建设要历经前期筹备—土建施工—设备安装—调试几个阶段。冷试后,“华龙一号”后续还有热试、临界试验、各功率平台试验、性能试验等过程。

  所谓冷试,是相对热态性能试验(简称热试)而言的,它也被认为是热试的热身。冷试结束后,核电站即将开展的是热试。

  与35—70摄氏度的冷试温度相比,热试温度高达300摄氏度。

  与冷试不同,热试期间,工作人员会尽可能模拟核电站实际运行工况,以验证系统性能是否与设计要求相一致,对核电站的可靠性进行进一步验证,包括确保设备常温下不能漏,高温下更不能漏。此外,还要验证仪表及设备在高温下的可靠性,校核温度、压力、流量、振动、间隙等测量参数是否符合设计值要求。

  简而言之,凡是有可能受到温度影响的,都要检查一遍,常温要测,高温也要测。此外,还要对核电厂很多功能和安全性进行验证,包括验证非能动堆芯冷却系统的自然循环能力、非能动预热排出热交换器的换热能力等

  正因如此,与冷试相比,后续的热试将是一个比较漫长的过程,它并不是某一个试验,而是一系列试验的总和。

  据了解,根据机组不同,热试少则几十天,多则几个月。热试过程中,核电站的运行规程将被全方位验证,核电站的功能将得到充分检查,核电站里从事操作的人员队伍也得到了锻炼。

  热试后就要装料,按照计划,“华龙一号”全球首堆福清核电5号机组今年年底将进行首次装料。如果按照62个月的建造工期,5号机组计划于明年7月正式并网发电。

  大数据、沙盘推演实现事前风险管控

  当全球在建三代核电机组陷入拖期“泥潭”,自2015年5月7日开工以来,“华龙一号”全球首堆示范工程进展顺利,按照计划进度开展建设成为重要标签。

  “‘华龙一号’是个复杂的系统工程,是从无到有的创新过程。”中核集团“华龙一号”总设计师邢继特别介绍说,示范工程的攻坚课题之一,是按期完成首堆工程施工图设计。

  通过持续推进“互联网+”,中核集团将核电的设计、应用软件集成与互联网等技术相结合,建立了异地综合协同设计平台,全国多个设计单位通过网络连接,利用各种终端设备,在同一个平台上开展异地协同设计工作。协同设计平台终端数量达到500个,并可根据需要进行扩充。

  在这个平台上,近千名“华龙一号”现场工程和设计人员,实现了信息及时沟通共享,加快了设计数据传递,减少了设计交换过程反复,有效提升了设计效率。

  在开展设计工作的同时,中核集团充分利用设计信息平台高效便捷的特点,将示范工程建设中遇到的技术问题及时汇总形成设计领域的大数据,不仅向设备制造方和工程建设方反馈,还传递给了后续的核电项目。

  “这为‘华龙一号’核电项目标准化设计、批量化建设奠定了技术基础,提升了建设与运行的经济性。”邢继说。

  从30万千瓦起步,“华龙一号”是中国核电研发从引进、吸收和再创新的产物。“华龙一号”设计寿命为60年,反应堆采用177堆芯设计,堆芯采用18个月换料,电厂可利用率高达90%以上。其中自主知识产权覆盖了设计、燃料、设备、建造、运行、维护等领域,并已自主开发了核电专用软件,形成了完整的知识产权体系,是目前国内唯一能独立出口的三代机型。作为全球首堆示范工程,福清核电5号机组建设设备国产化率不低于85%,采购、安装的“三新”设备超过百台套。

  福清核电总经理陈国才告诉记者,不断优化的项目管理模式、创新工程管理方式保障了示范工程建设稳步推进,也为后续“华龙一号”批量建设提供了宝贵的实践经验和参考依据。

  首堆建设中,建设团队在国内首次运用沙盘进行模拟推演。比如,设计领域选取了电厂DCS提资策划等6类典型设计组织与管理任务,进行沙盘推演。

  陈国才表示,通过总结归纳基础事实,测试管理团队管理知识、经验和解决问题的能力,分析预测项目阶段性的发展趋势,可达到事前管理、风险管控的目标。


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