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上海核工程研究设计院创新驱动 再创“国之光荣”

www.tt91.com 2016/7/15 10:49:00  来源:中国上海网    

  上海核工程研究设计院(以下简称“上海核工院”)的发展史就是我国核电发展的简史。

  1970年2月8日,上海核工院以自主研发设计中国人自己的第一座核电站——秦山核电站为使命应运而生。秦山核电站实现了中国大陆核电零的突破,被誉为“国之光荣”,并由此构建起中国核电技术研发、设计标准与管理等八大体系,为中国核电发展奠定了坚实的基础;之后,以秦山核电站为原型的30万千瓦核电机组成套技术成功出口巴基斯坦,实现我国核电技术第一次走出国门,成为“南南合作的典范”。

  当历史的时针指向2007年,上海核工院开启了“二次创业”。是年,党中央国务院决定上海核工院整建制进入国家核电技术公司(以下简称“国家核电”)后,上海核工院以技术主体责任院的身份,承担着世界上先进的三代非能动压水堆核电技术AP1000引进消化吸收再创新的国家使命,承担起开发具有自主知识产权的、国家十六个科技重大专项之一大型先进压水堆核电站CAP1400的历史重任,这是中国核电瞄准并进入世界最高核电技术发展水平的标志。

  时代将上海核工院再一次推向前台,靠什么完成国家交给的历史性任务?上海核工院院长、CAP1400总设计师郑明光坚定地说,靠的就是“创新驱动”,这是上海核工院一直延续的文化“基因”。

  承担国家重任的历史必然

  ——从引进消化吸收到中国“style”

  2007年,国家决定从美国西屋公司引进三代非能动先进核电技术AP1000,在这个基础上进行自主创新,实现三代核电自主化。引进消化吸收本身是极其艰难的过程,但更让国际上很多专家充满着疑惑的是:为何中国能在较短的时间内,从引进消化吸收,到已经谋划出口自己的也是世界先进的核电技术了?

  郑明光表示,这取决于技术引进国是否有良好的核电技术储备和工业发展基础。“这些基础能力,是辨识出引进消化吸收到底需要什么,哪些是关键点的充分条件,决定着能否知其然,更知其所以然。”通过秦山核电站以及30多年的发展,我国建立了相应的核电工业技术体系、材料体系,包括设备制造能力等等,这些体系的建设实际上也形成了中国的基础能力和技术辨识能力,这是自主化工作决胜的关键。

  针对引进消化吸收工作,上海核工院主要是做了两件事:

  一是结合浙江三门、山东海阳两个AP1000依托项目建设,完成技术转让工作,实现AP1000技术复现。近期,全球瞩目的、中美两国在能源领域最大合作项目AP1000全球首堆浙江三门一期工程以及山东海阳一期工程顺利完成了冷态水压调试工作,有力验证了核岛一回路系统的完整性和严密性,这是工程建设的一个里程碑式的关键节点,依托项目并网发电指日可待。

  在技术转让和依托项目建设并举的过程中,上海核工院身兼技转接受方和依托项目中方技术总体院的双重身份。

  从2008年初开始,由上海核工院牵头实施的技术消化吸收工作,已立项的19个课题中17个课题已经完成了研发任务,设计技术、设备制造技术、关键材料制造技术、试验验证、软件开发和安全评审技术消化吸收等领域取得关键性突破。

  二是在AP1000基础上,推出CAP1000,将AP1000国产化。值得注意的是,国产化并不是简单翻版成中文的图纸、文件就行了,而是一个结合工程反馈和自身设计经验,全面创新和优化的设计过程。自主化的创新,首要是要弄清搞懂原有技术,然后在此基础上形成依托于满足中国标准和国情的具有更好经济性的CAP1000。

  “20年前,中国的核电标准与世界标准存在差距,但现在的世界核电标准从某种程度上说是中国的基本标准。”郑明光说,核电标准在核电工业体系中处于顶层位置,其发挥着贯穿产业上下游的作用,是保证、提高核电安全性和经济性,增强国家核电技术国际竞争力的基本保障。由上海核工院牵头实施的国家重大专项课题“中国先进核电标准体系研究”就致力于协调各方,建立一套完备、系统的中国标准,支撑我国核电自主化长远发展及“走出去”,如今课题阶段性工作已如期完成。“现在我国所建立的包括设计规范、设计要求,将来都会成为先进的国际、国内标准。”

  国产化的关键在于设备和材料的国产化。依托国家重大专项的共性技术课题攻关,CAP1000全部主设备,包括压力容器、蒸汽发生器、主泵、U形管材料、21种核级焊材等,全部实现国产,建立形成了完整的设备供应产业链体系,全面提升了中国核电装备制造业与核电技术的整体竞争力。

  郑明光表示,核电是国家战略性的产业,战略性的产业需要战略性的合作伙伴。“在推进国产化、培养产业战略联盟时,我们始终秉持着一个原则——必须保持合理的市场竞争。”“一方面要避免垄断,另一方面要尽力避免市场恶性竞争,通过共享利润或利益空间,使竞争有序。设备没有竞争价格就会昂贵、技术就会落后,有了竞争,价格就会趋于合理、技术就能够发展,这样整个机型、核电站就会具备更强的竞争力。”

  从AP1000到CAP1000,从技术,到设备,到标准,中国“style”有腔调!

  实现核电设计自主化

  ——兑现“引进技术以后不再落后”的庄严承诺

  引进AP1000之时,当时的国务院分管领导在调研上海核工院时指出:“要确保引进技术以后不再落后”。如何保证不再落后?如何让中国核电技术在世界范围内取得竞争优势?必须拥有代表国家能力的核电产品!

  因此,上海核工院在引进技术之初就提出了核电型号系列化战略,就是打造一条以非能动技术理念为核心的自主化创新产品生产线,向世界提供中国自主的各种型号、各种功率等级的核电机型。

  二次创业以来,在重大专项的支持下,上海核工院在全面掌握先进非能动核电技术的基础上,基本建成了以型号为核心驱动的核电技术研发体系。在这条创新生产线上,已经完成了CAP1000标准设计,完成CAP1400型号开发,完成了CAP1700概念设计,现正全面开展CAP-S多个小堆型号的研究。

  在这其中,CAP1400是真正值得上海核工院骄傲,并让国人扬眉吐气的“中国创造”,未来将成为中国核电“走出去”的主力型号。

  2016年4月,CAP1400顺利通过国际原子能机构(IAEA)通用反应堆安全评审,认为CAP1400达到IAEA安全法规标准的最新要求。这是CAP1400进一步获得国际权威机构的认可,为型号“走出去”,在更高层次上参与国际竞争奠定了基础。

  作为国家16个科技重大专项之一的大型先进压水堆核电站CAP1400基于CAP1000的理念和技术思路,实现了完全自主创新,其中设计技术的优化、提升最为核心。回望CAP1400的研发,郑明光最大的感受就是坚持“创新驱动”,技术创新始终伴随着CAP1400整个开发过程。

  美方在AP1000技术转让时,曾划了一条红线,只有反应堆电功率突破1350MWe之后,才能承认中国拥有自主知识产权。在CAP1400型号的开发中,2007年12月,根据当时的国家装备与制造能力,CAP1400第一方案中的反应堆电功率满足1350MWe左右的毛功率(净功率在1280-1290MWe之间)。2009年11月,美方提出1350MWe是净功率要求,这对上海核工院来说是严峻的挑战,整个技术方案较AP1000,需要做重大调整。

  一场“创新运动”在上海核工院掀起。他们对顶层设计方案进行了全局性的修改,依据工程试验与实践经验增加了钢安全壳厚度和直径,提供了容纳更大核岛主设备的空间;同时,重新设计研制了蒸汽发生器,增大了换热面积和流通截面,此外主泵流量、主管道流通截面等也统统大幅优化,整个回路的流通特性进一步优化,整个机组的性能和效率进一步提升,毛功率在沿海可达到1500MWe左右,满足完全自主知识产权要求。

  为使CAP1400在安全性上满足中国及世界上最新的安全法规和标准要求,满足最严格的环境排放要求,同时结合日本福岛核事故经验反馈,在开展顶层方案设计时,CAP1400考虑了可抗商用大飞机恶意撞击、抗大洪水,抗强风暴雨、抗大地震袭击,全面提升了超设计基准事故下的应对能力。CAP1400安全设计上深入贯彻了纵深防御的安全理念,充分的安全设计裕量、高度可靠的核电设备、简约化与符合人因工程的系统布置,能够确保反应堆设施与放射性屏障的安全。

  从2007年到2015年底,在8年的时间里,上海核工院牵头国内产学研近200家单位、2万名技术人员,投入到CAP1400各个环节的科研攻关中去,最终不辱使命,完成型号研发。

  8年的努力,上海核工院突破并完成了包括主设备的自主设计、材料、电缆、泵阀在内的一系列关键制造技术,解决了一批核电发展的迫切需求和“卡脖子”关键问题,推动了装备制造业从二代跨越到了三代,同时高质量地完成了以六大关键试验课题为代表的试验任务。

  8年的努力,上海核工院共获得科技进步奖167项,其中国家级2项、省部级58项;申请专利256项,已获得授权160项,形成了自主产权的三代核电技术。

  8年的努力,也使我国核电设计技术、制造能力、安全审评、试验验证、标准体系、人才队伍等各方面实现了跨越式发展和提高。中央企业优秀共产党员标兵、CAP1400副总设计师、上海核工院副院长兼总工程师严锦泉表示,“立足CAP1400,我们较为完整地掌握了核岛设计领域的关键技术,初步形成了以非能动安全技术理念与先进核电工程技术为核心、以型号为驱动的自主化核电产品研发能力。”

  把CAP1400品牌叫响,关键是以我为主的CAP1400示范工程早日建成,打好“第一役”。2015年底,上海核工院完成了CAP1400示范工程96%的施工设计工作,山东荣成CAP1400示范工程现场施工准备工作一切就绪,不日便可“乘风起航”。

  同时,面向南非、土耳其等国际市场的工作也在中国核电“走出去”战略的统筹下稳步推进,2014年底我国与南非正式签署了一份核电合作框架协议,而CAP1400是中国针对国际市场的主力堆型。

  为更好地适应国际国内市场,从CAP1400起航,上海核工院正全面推进CAP系列化战略,研发不同功率大小、适用于不同区域、环境的CAP50、CAP200等小堆型号,重点推进国际化战略,在不断提高中国自主核电品牌安全性、经济性、先进性、成熟性的基础上,兑现“引进技术以后不再落后”的庄严承诺!

  做到“引领”和“一流”

  ——让创新成为企业的精神特质

  “堆芯”是核电站的动力之源,而前瞻性的战略导向就是上海核工院创新发展的“芯”。

  上海核工院党委书记尹卫平说,作为AP1000三代核电引进消化吸收和CAP1400重大专项的技术主体责任单位,上海核工院在中国核电自主化发展的浪潮中,必须不断强化核心竞争力,“必须从顶层战略设计层面,明确高起点的发展路径”。

  经过近来年的思考和实践,上海核工院确定了“引领世界核电技术发展,建设世界一流核电研究设计院”的战略定位。要实现“引领”和“一流”,绝不能是跟风和墨守成规,“创新”必须成为战略实施的精髓,必须成为企业发展的价值共识。在战略落地过程中,上海核工院坚持“创新、创造、创业”的价值导向,凝练出了具有自身特色的员工创新文化素养,即“献身的精神、求索的态度、严谨的作风、互助的习惯”。严谨方能触及本质,求索才能体现独立精神,互助实现团队共赢,献身则是为国争光的真实写照。

  在深刻辨识世界能源格局变化与核电未来发展趋势的基础上,上海核工院提出了“五性五化”的技术创新总体要求,即先进性、安全性、经济性、成熟性、灵活性、智能化、信息化、自动化、最小化、标准化。围绕未来科技发展的重大需求,上海核工院提出了建设数字化核电研发设计体系的战略目标。

  作为数字化设计体系的主要负责人,第十八届上海市十大杰出青年提名奖获得者、上海核工院项目综合管理部主任方舟介绍说:“数字化研发体系是型号研发的设计平台或者说设计母机,它将核电研发、设计、试验验证、设备制造、建造、调试、运行、维护等流程全面智能化、自动化,将大幅度减少迭代,提高研发设计的效率和质量,其成果可直接应用于数字电厂与下一代核电型号的开发。”创新,不仅能满足当前生存,更着眼于未来发展。

  创新的实施,离不开一流的人才的支撑。正如尹卫平所言,人才是企业创新的活力与源泉,创新人才的培育是企业创新工作的核心。

  在“以奋斗者为本”理念的引导下,上海核工院抓机遇、搭平台,千方百计加快创新人才引进和培养。一方面通过国家核电人才平台,积极引进符合国家“千人计划”、上海市“千人计划”、国家核电“百人计划”等要求的海外高层次人才;另一方面,创新学科体系建设思路,建立8大领域31个学科101个专业,开展专业带头人竞聘,打破常规与论资排辈,为优秀人才脱颖而出搭建培养能力的平台;同时,进一步打造以核电总体设计、PSA、燃料设计、人因工程、力学、专业软件平台等为代表的世界高水平技术学科,设立院士工作站、博士后流动站,组建各级创新团队,在技术研发的同时,造就与培养领军型人才,为企业保持持续创新能力提供了不竭动力。

  通过AP1000技术消化吸收、重大专项的实施,一大批年轻人茁壮成长,技术水平、管理水平,特别是对新核电的理解水平都得到了很大的提高。王煦嘉,就是其中一位伴随着重大专项成长起来的年轻设计师,如今已经成为该院总体技术部副主任。在引进消化吸收AP1000的过程中,在上海核工院工作刚满两年的王煦嘉就被选派至美国西屋公司学习,同批赴美学习的设计人员也被戏称为三代核电的“黄埔一期”。通过9个月的学习,王煦嘉回国参与到AP1000国产化设计和CAP1400自主研发工作中,这为他的个人成长积淀了宝贵的学识和阅历。“不拘一格的用人机制,鼓励创新的工作氛围,让想干事、能干事的人有空间和舞台。”王煦嘉如是说。

  从一次创业的“从无到有”、研发我国大陆首座核电站,到如今作为国家三代核电的主力军,创新的血液已经融入上海核工院人的肌体,创新精神也已成为上海核工院人越发鲜明的性格特征。

  正是有了这样对创新的坚守,让上海核工院“引领核电技术,奉献绿色能源”雄心越发强烈。“我们将力争把国家重大专项CAP1400示范工程建设成为新时期改革开放的标志性工程、创新型国家的标志性工程、核大国地位的标志性工程,再创国之光荣。”对于这样的目标,郑明光和他带领的上海核工院人充满信心。