从示范到批量化:“华龙一号”优化进阶正当时
2020-10-19盛安陵
盛安陵 /文
“华龙一号”被党和国家领导人寄予厚望,也承载着新时代强核强国的梦想,激励着广大核工业人攻坚克难、奋勇拼搏。如果说全球首堆福清核电5 号机组具有重要里程碑意义,标志着我国拥有自主三代核电,实现从跟跑到并跑的跨越,跻身世界核电第一阵营的话,那么漳州核电项目的启动则意味着“华龙一号”进入规模化、智能化发展的新阶段,从此踏上由并跑向领跑挺进的新征程。
近年来,围绕“最高标准、最优质量、最好性价比”,以福建福清示范项目落地为起点,到巴基斯坦卡拉奇海外项目实现零的突破,再到开启福建漳州批量化建设之路,“华龙一号”的发展路径充分表明,前者为后者奠定基础,后者站在前者的肩膀上不断继承、优化与创新,逐渐变得更优更强。
当前,“华龙一号”海内外项目均按照关键里程碑计划持续推进,其中全球首堆福清核电5 号机组完成装料;漳州核电项目建设顺利推进,2 号机组已经开工。显然,随着“华龙一号”在建项目相继并网发电,新建项目陆续开工,这项具有中国血统的三代核电技术必然亮相于世界核电舞台,“华龙一号”这张国家名片将更加靓丽。
设计优化:从安全到经济性兼顾,展现华龙持久生命力
“华龙一号”总设计师邢继介绍说,海内外建造的“华龙一号”机组,都非常注重经验反馈,连相继开工建设的福清核电5、6 号机组之间也是如此。
的确,从这两台机组的外观上就可以明显感觉到。5 号机组的核岛为圆筒形,而6 号机组的圆筒外多了三角形斜面。据介绍,在原来5 号机组基础上,6 号机组对安全壳结构施工技术进行优化改进,增加了外挂水箱的钢结构支撑梁。这一变化,直接可以免除耗时2 个多月搭建脚手架的环节,降低了施工难度,缩减了工程量,进一步保障了施工安全。
“我们在建设‘华龙一号’第一台机组时就不断将经验反馈到后续项目中,这样越往后开工的机组在安全性和经济性上不断进行优化改进,指标也更优。”邢继表示。每次到“华龙一号”项目现场,他最关注的事情就是经验反馈,常常会召集运营与施工单位及各参建方进行交流,征询改进意见,并落实到后续项目中。
从2015 年5 月落地福清到2019 年10 月漳州核电开启批量化建设,其间开工建设每台“华龙一号”的机组图纸都不一样,其中最为突出的变化就是除安全壳外的核岛厂房由双层改为单层。
“‘华龙一号’设计之初核岛厂房设计之所以采用双层而不是单层,在安全上是更保守的方案,但成本较高。而采用单层要进一步深入研究的事情非常多。比如说,被大飞机撞击后,厂房出现垮塌,厂房内设备、系统是否正常运转,停堆、余热导出功能能否实现?只有把这些情况都分析透彻以后,我们才能够确定单层方案可行。”邢继进一步解释道,当时美国、法国已经拥有自己的三代核电,并且已经开工建设。中国首先要解决有无的问题,拿出属于中国自己的产品,因此采用更保守的双层设计。但随着“华龙一号”批量化建设,设计团队针对单层厂房的防御能力开展专题研究,确定了工程设计方案,使经济性得到较大提升,所以在漳州项目上采用单层核岛厂房的设计。
邢继表示,“华龙一号”作为我国自主三代核电技术,坚持安全第一、质量第一毋庸置疑,但同时要兼顾经济性,这也是“华龙一号”的生命力所在。“要保持‘华龙一号’品牌生命力,我们必须要做的事情就是围绕安全和经济两个维度开放合作、持续开展创新。”
自福清核电5 号机组开工以来,“华龙一号”设计优化成效显著。就拿福清核电项目与漳州核电项目来说,在首堆工程福清5、6 号设计方案基础上,漳州1、2 号机组设计中,拟实施50 余项如提升功率、完善设计扩展工况等设计改进项目,以及百余项基于业主运行经验反馈的设计优化项目,并充分吸收海内外首堆工程的工程经验反馈,从而满足最新的核安全法规及导则的要求,进一步降低造价、缩短建造工程以提高经济性,并提升机组性能与运维便利性。
科技赋能:从传统到智能化应用,开启华龙智造新时代
8 月的漳州,酷暑难耐。漳州核电建设现场人流穿梭,但相较于同期福清核电5 号机组工程现场上万人的繁忙景象,现场作业人员数量进一步压减。
对此,中核二四漳州项目部副总经理吴敏解释道,这主要是因为漳州项目在总平面布置阶段就开展智能化、自动化探索与改造设计,钢筋加工实现了自动化,埋件加工实现了机器人作业,许多作业在车间完成。
据了解,漳州核电1 号机组自开工以来,在项目现场开展全周期策划,有效提升项目的标准化、模块化、信息化、自动化、智能化水平,着力推动技术创新、高效工机具应用等技术优化工作,实现了安全、质量、进度、成本等多重优化。
“华龙一号”6 号机组反应堆压力容器成功就位
其中,在钢衬里方面,在“华龙一号”示范工程模块化施工的基础上进一步强化,将高度为53.13 米的13 段钢衬里优化为10 段,将原有3 个模块增加至5 个。由此,大量的加工、拼装、焊接作业前置到了车间和拼装场地,不仅避免了上下交叉作业,而且施工质量更加可靠,施工效率明显提高,施工环境更加舒适,安全风险也进一步降低。据测算,通过实施模块化预计可节约现场钢衬里工期60 天以上。
异曲同工之妙还体现在不锈钢焊接、土建施工等方面。比如,针对核岛安全壳施工,将原有26 段内壳优化至21 段,增加外壳内侧液压自爬模板,提高施工安全防护保证率,极大的减少了现场安全风险,可节约安全壳土建工期50 天。
相对示范工程,漳州项目非常突出的特点就是大量应用高效工机具。吴敏介绍说,从安全壳钢衬里到预埋件钢筋、不锈钢水池覆面及埋件生产线,自动化范围、自动化程度稳步提升,综合应用占比约达30%,局部核心产品如安全壳钢衬里、大型套筒和不锈钢水池覆面的模块化拼装到现场安装,实现全面植入应用。特别是激光切割、自动弯曲机、爬行机器人等设备,是首次在核电项目建设中使用,不仅提高了大型钢构件制作安装自动化程度和效率,也极大提升产品质量的稳定性,精度可达到0.5 毫米,效率提高了至少2~3 倍。
吴敏补充道,随着工程逐渐深入,漳州核电1 号机组自动化程度将稳步达到60%以上,焊接效率提高2~3 倍,对高技能人才需求将减少40~50 人,减幅高达近四成,可以说从本质上解放劳动力,改善作业环境、降低管理维度,还减少了人因失误。后续还将探索智慧园区、物项追踪、智能仓储、大数据应用等,进一步提升“华龙一号”智能建造水平。
“漳州核电在智能化、自动化方面投入较大,这是一个好现象,既能保证质量,提高效率,也能降低作业风险,真正地开启核电智建新时代。”中核国电漳州能源有限公司总经理宋丰伟表示,核电建设必须要与时俱进,要善于运用科技手段,比如引入智能化、自动化、信息化等现代技术手段,如果墨守成规将被时代淘汰。
今年8 月调到漳州能源的宋丰伟,以前主抓“华龙一号”海外工程建设。巴基斯坦K2/K3 项目曾打破常规,创新性采用开顶法施工,缩短主线工期长达7~8个月,同时打破核电项目建设关键路径的固有认识。
“‘华龙一号’要提升核心竞争力,创新是重要手段。不仅要从设计的维度予以优化,在施工建设、项目管理方面也要强化创新。当然,核电领域创新必须要建立在安全和质量的前提下,两者缺一不可。也就是说创新必须要有100%的把握,即使99%也是不行的。”宋丰伟说。
管理创新:从机组到新基地建设,标注华龙腾飞新高度
“华龙示范落地在福清,腾飞在云霄。”自今年4 月从福清核电调到漳州能源出任党委书记、董事长后,陈国才一直在思索如何建造漳州核电,如何让华龙这一中国自主三代核电技术实现腾飞。
如果说福清核电5 号机组回答从无到有的问题,那么漳州能源则是回答从有到优的问题。投入到新战场的陈国才,把“做强”放在第一位,主要抓手就是经验反馈和设计优化。“当初在福清吃的苦,漳州不能再吃了,我们不能在同样的问题上栽跟头。”他说。特别对于主泵、DCS 等关键设备,他不敢掉以轻心,而是时刻保持谨慎,提前谋划,提前识别风险,积极采取措施予以解决。
据了解,作为“华龙一号”全球首堆,福清核电5 号机组在前面探路,形成了许多良好实践和做法。一是业主负责制下的总承包管理模式,以安全、质量、进度、投资综合保障为核心,以“全方位监管、多维度介入、全过程覆盖、多层级协调”为思路抓“四大控制”,业主在设计、设备、施工、调试等专业领域采取有重点的管控和协调措施;二是TOP10 管理,建立起全周期、全范围、关键问题导向和关键责任到人的TOP10 分级联动管理及机制,强化对紧急、重要问题的管理,推动高、优先级工程重大风险事项和重点及时解决;三是沙盘推演,提前预判,为项目建设提供保障;四是以“同一事业、同一项目、同一团队、同一目标、同一文化、同一行动”的“六同”理念为引领,各参加单位同向、同路、同心、同行,着力推进项目建设;五是党建联建,“横向”打破行政局限、合同边界和专业接口,“纵向”实现党委领导作用、支部堡垒作用、党员先锋作用相统一,将万名建设者拧成一股绳。
面对这些法宝,陈国才结合中核集团对漳州能源的战略定位要求,提出了“华龙引领,核蓄一体、风光相伴、生态无限”的公司发展思路,并在工程开始建设阶段就部署了“双同”“两抓”“三化”“四提升”的具体举措。其中,“双同”指在同一面党旗下、共筑同一个梦想,即实现强核梦。“两抓”指抓设计优化、抓经验反馈,提高华龙安全性、先进性、经济性以及核心竞争力。“三化”指管理精细化,流程敏捷化,担当最大化。“四提升”指提升项目管理能力、公司经营能力、工程四大控制能力、生产准备移交接产能力,实现漳州能源整体能力提升。
陈国才说:“我们要坚决贯彻习总书记高质量发展、安全发展、生态发展,坚持以人民为中心的思想,在漳州不仅是为了建一个发电项目,而是要实现华龙技术的引领。我们要将漳州能源打造成为‘华龙一号’新基地,成为向世界展现中国三代核电技术、推介‘华龙一号’的重要样板,更是促进并提升中国三代核电技术发展的重要战略支撑。”
除了加强党建、凝聚广大干部共识与力量,抓好经验反馈实现更优工程,推进以风险管理为中心的全面质量管理及提高员工幸福指数外,陈国才将着重“华龙一号”全寿期谋划和布局,目前正在筹划建设“华龙一号”科技文化园。他说,这是集技术创新、科研实验、运行维修、优化提升等多方面综合性研究平台,由此来支撑、引领和推动中国三代核电技术发展,为强核强国之使命贡献力量。
福清核电“华龙一号”工地
另外,实施核电工程建设EPCS 总承包模式,是中核集团为适应核电发展要求,加大体制机制创新,发挥整体优势,推进核电建设自主化、专业化发展的战略选择。经过十多年实践,中核工程探索出以核电设计为龙头的核电EPCS 总承包模式,建立健全了一套有利于核电工程建设质量、安全、进度、成本管理的一体化的协同管理运作体系。“中核工程为后续华龙一号批量化建设做了充分的人才储备,具备同时建设10 台机组的能力。”邢继表示。
据了解,“华龙一号”不但奠定我国建设核电科技强国的基础,还给我国装备制造业带来了巨大的经济效益和转型升级机遇。“华龙一号”包含5 万多台套设备,涉及设备供应商5300 多家。“华龙一号”在漳州批量化建设将充分发挥规模效应、集成效应,带动国内装备制造企业不断提升技术和管理水平,推动高端装备制造业的整体转型升级。
中核集团党组书记、董事长余剑锋说:“在以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局之下,大力发展核电是扩大内需、带动国内大循环高质量发展的重要举措。加快建设一批‘华龙一号’等核电机组,能够扩大有效投资、优化能源结构,带动核工业完整产业链和相关产业优化升级。中核集团将积极扩大开放合作,推动自主核电品牌加快‘走出去’,加快形成国内国际两个市场、两种资源高效联动、互为促进的发展格局。”(中核集团宣传文化中心)