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核能科学技术奖丨求实创新 驱动无限——记核动力院反应堆控制棒驱动机构自主研发团队
时间:2022年03月31日 来源:中国核动力研究设计院 作者:唐健凯 晋舒颜 胥春燕 点击量:988 分享:

有这么一个团队,他们打破封锁,一层层拨开迷雾,于茅封草长中开辟出一条自主创新的道路,以自主品牌有力助推中国核动力;他们精益求精,一个个攻克瓶颈,从亦步亦趋开始不断挑战新的极限,以顶尖设备不断创造世界纪录;他们持续创新,一次次打破常规,于创新方法中孕育科学原理,以科学方法论不断驱动行业创新。

他们,就是2021年度中国核能行业协会科学技术奖创新团队奖获得者,“中国核动力研究设计院反应堆控制棒驱动机构自主研发创新团队”。

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反应堆控制棒驱动机构自主研发创新团队成员合影

反应堆控制棒驱动机构是反应堆控制和保护系统的伺服机构,安装于反应堆压力容器顶盖上,能够依照控制指令的要求带动控制棒组件在堆芯内上下运动、保持高度以及断电快速插入堆芯,实现反应堆启动、功率调节、保持功率、正常停堆和事故停堆等一系列重要功能,是反应结构中唯一可动设备,属于核岛关键主设备之一,其运行可靠性直接影响反应堆安全性及可靠性,被誉为反应堆的安全之匙。

1995年8月23日,以秦山二期工程驱动机构国产化为契机,中国核动力研究设计院成立了反应堆控制棒驱动机构自主研发设计团队,在团队建立之初,确定了团队发展的三大目标和方向:掌握驱动机构设计核心技术,完成驱动机构全面国产化;全面提升驱动机构性能,提高反应堆运行安全性与可靠性;研发新型驱动机构满足新堆型使用需求。在三大目标方向的指引下,如今,这个团队已由最初的不到10人发展壮大为一支拥有近60余名科研人员,“老、中、青”结合,多学科融合,朝气蓬勃,极具战斗力的创新研发团队,研发的控制棒驱动机构及其控制系统已广泛应用于国内核电站。研发成果作为华龙一号反应堆关键设备,助力华龙一号国家名片扬帆出海,走向国际。

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反应堆控制棒驱动机构自主研发创新团队成员在试验现场

团队负责人陈西南是浙江大学硕士,毕业后成为核动力院一位科研人员,研究员级高级工程师。工作至今,陈西南同志一直从事控制棒驱动机构研发及国产化制造工作,现任中国核动力研究设计院控制棒驱动机构专业组组长、技术副经理、控制棒驱动机构科研创新团队技术带头人,主持完成了ML-B型、ML-C型驱动机构研发工作,驱动机构各项技术指标处于世界领先水平,并且已实现驱动机构全面国产化制造,核心技术完全自主可控,已广泛应用于我国福清5、6号机组,巴基斯坦K2、K3,福建漳州核电工程等项目,创造产值达10亿元,为我国核装备研发制造做出重要贡献。

经过二十余载的潜心耕耘,团队目前已建立了一套产学研结合、多学科交叉、全方位试验验证的驱动机构完整研发体系,开发出一套系统工程化、智能数字化驱动机构研发平台,研制出一系列高可靠、耐高温、长寿命驱动机构及其控制系统产品,树立了一面强核报国、创新奉献的驱动机构先锋旗帜。“反应堆控制棒驱动机构创新团队”的发展壮大之路,是一条勇于自主创新、实现知识产权完全自主化的道路,是一条从跟跑到并跑再到领跑,最终扬帆出海沿着伟大的“一带一路”走向国际化的道路。

砥砺二十载,高歌猛进

出谷初啼

万事开头难,团队从零开始,自主研发,打造民族核电设备。90年代,控制棒驱动机构由于其运行工况的恶劣性、机械配合的精密性和机电控制的复杂性,国际上仅美国西屋和法国阿海珐两家核电巨头掌握了其设计与制造的关键技术,就连世界公认的制造强国日本也只能获得西屋的授权生产。同样的,两大巨头也对我国进行了严格的技术封锁,希望我国只进口设备而不掌握关键技术。“九五”期间,面对重重困难,“反应堆控制棒驱动机构创新团队”抱着自主研发、为国争光的决心针对60万千瓦核电站秦山二期核电站展开了驱动机构的研制。通过5年艰苦卓绝的研究,凭着自主创新的精神,成功的研发了ML-A型控制棒驱动机构并且实现了驱动机构的国产化,该型驱动机构通过了850万步热态寿命试验和0.15g抗震试验考验,性能达到国际同期核电站用驱动机构先进水平,满足二代及二代加核电站使用需求,至此“驱动机构创新团队”收获了第一颗沉甸甸的果实。

初露锋芒

百尺竿头更进一步,团队成员们精益求精,扛起民族品牌大旗。立足于ML-A型驱动机构的研制经验,“驱动机构创新团队”又朝着适用于三代核电的ML-B型驱动机构开始了新的征程。对于三代核电站,其抗震等级提高到0.3g,因此必须在真实驱动线上对已完成热态寿命试验、磨损严重的ML-B型驱动机构进行更为苛刻的抗震试验,以验证驱动机构在寿期末是否仍具备在最恶劣的极端工况下按照指令准确、迅速落棒停堆,保护反应堆安全的功能。根据世界核行业现行标准,这是对驱动机构最严酷的考验。

2013年11月5日,在中核集团核动力事业部的组织下,国家核安全局及环境保护部核与辐射安全中心及各方业主的共同见证下,ML-B型驱动机构通过所有抗震试验项目考验,对世界宣布中国自主研制的,具有完全知识产权的,适用于三代核电的驱动机构成功通过1500万步热态寿命试验和0.3g抗震试验验证,成功助力民族核电品牌屹立于世界核电之林,树立了行业技术领域新标杆。

崭露头角

在成功研制ML-B型驱动机构的基础上,团队从提高驱动机构耐高温能力、取消驱动机构专设通风系统,同时提升设备寿命和可靠性出发,开展了长寿命、耐高温ML-C型驱动机构的研制工作。为解决耐高温线圈研制的技术难题,团队中的党员同志身先士卒,组建“驱动机构党员先锋队”,主动请战攻坚克难,并与团队内部的“驱动无限QC小组”通力合作,充分利用质量方法及工具,充分发挥党员模范带头作用,在极短的时间内先后突破多项技术瓶颈:研制成功440级耐高温线圈,具备在无强制通风条件下运行能力;研制成功长寿命耐磨钩爪,热态寿命突破1800万步;研制成功一体化全镍基密封壳,承压边界焊缝减少至1道,大幅提升设备可靠性。这为ML-C型驱动机构的研发奠定了基础。目前,ML-C型驱动机构已完成产品鉴定,相应技术指标远远优于法国、美国等核电老牌强国的同类设备,目前已成功应用于我国首个模块化小堆示范工程,后续将推广应用于华龙一号等核电工程项目。

从ML-A型到ML-B型再到ML-C型,从一个出谷初啼的亦步亦趋者,到一个曲终奏雅的行业引领者,“反应堆控制棒驱动机构创新团队”筚路蓝缕,谱出时代新乐章。

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反应堆控制棒驱动机构自主研发创新团队的老专家们

匠心数代人,一唱永传

如果我能看得更远,那是因为我站在巨人的肩膀上。驱动机构研发取得的成绩,是一代代驱动机构人呕心沥血的成果。团队成立数十载,为院所各部门输出了无数的优秀人才,这些优秀人才或勤勉治学,或踏实认真,或开拓创新,同时为人不失风趣,做事不乏机敏。他们每一个人身上都有着驱动机构的深深烙印,他们作为团队的模范,指引着团队前进的方向。

心直口快的李红鹰副总工程师,如一张大鼓,咚咚有声、直指人心。作为核能行业协会专家、核动力院学科技术带头人的同时,他也是团队的元老、年轻人的导师,驱动机构这棵小树在他的悉心培育下不断茁壮成长,结出累累硕果。

温润如玉的彭航书记,如一张古琴,悠远深沉。他是中核集团首席专家,是中国核工业勘察设计大师,更是团队中名副其实的专家。团队新来的小同事期待得到他指点的同时又有点怕他,他经常会耐心地指导小同事多看书多看图,推荐专业书籍,有时候又会随口考察一下。他就像一个庞大的数据库,那些结构的设计参数,如刀刻一样印在他的脑子里。团队人才的培养、专业知识的传承在他的言传身教中绵绵流长。

笑容怡人的张显均副所长,如一把二胡,饱满圆润、清晰明亮。作为中国核动力研究设计院学科带头人,华龙一号的腾飞离不开他的悉心关怀,驱动机构的不断创新离不开他的耐心指导。

风趣幽默的曹锐副所长,如一把古典吉他,干脆明亮、清晰透亮。作为核电工作的主管所长,为一个个团队成果的工程落地倾注了大量心血,华龙一号的扬帆出海离不开他的悉心关怀。

笑声朗朗的张渝副总工程师,如一把中号,浑厚明亮。作为科研的负责总师,时刻从专业角度出发,眼光独到,见解犀利,引领团队突破一个个科研难关,孕育一颗颗智慧果实。

美丽优雅的副总师罗英,如一把琵琶,优雅从容、婉转悠长,在工作中她懂方法、讲效率,以身作则,引领大家共同学习,共同创新。作为全国三八红旗手,组建的创新工作室整合团队的创新成果,打通专业壁垒,不断孕育出新的智慧果实。

细致负责的杜华主任,如一把长笛,清晰明亮。他以精细化管理与量化考核双效并施的科学手法指导团队专业工作高效有序推进,引领团队持续创新,为团队的发展着墨,不断浇灌团队成长。作为团中央国庆70周年天安门阅兵观礼代表观礼70周年国庆阅兵,见证了团队智慧成果华龙一号在阅兵礼上的惊艳亮相。

精神奕奕的于天达副主任如一把小提琴,明亮清澈而细腻。他有着敏锐的洞察力和专业触感,总能在繁杂的头绪中梳理出清晰的线条,在沉寂的思索中迸发出灵感的火花。凭借出众的专业技术与个人能力,被授予全国青年岗位能手、核动力院突出贡献科技人才奖等多项荣誉。他开创性地将创新方法论应用于驱动机构研发,助推团队创新能力层级提升。

容光焕发的余志伟副主任如一把小号,高亢清脆而锐利,作为驱动机构专业的第一位博士,团队所有人都亲切地用“博士”代替了他的名字,作为福清5、6号机组的科室总负责人,他为“华龙一号”倾注了大量心血。

雷厉风行的青先国主任如一把清冽的水手哨,如果说仪表、控制和电气设计研究是一艘巨舰,那么作为仪控领航者的青先国主任,无疑在控制系统技术发展的漫漫航行路上为团队拨开云雾,指引方向。他以一双富于远见和洞察力的眼睛,看清前路动向;他注重人才培养,引领团队朝着创新发展的道路进发。

和蔼亲切的黄可东副主任如一支双簧管,就如同双簧管作为交响乐队的调音基准乐器一般,作为棒控棒位技术带头人的他,专业能力过硬,专业嗅觉敏锐,总是能在杂音中找准正确的基调,稳住专业组的核心发展方向,团队的成长与成果都离不开他的耐心指导与总体把关。

除了优秀的舵手们,“反应堆控制棒驱动机构创新团队”还有着许许多多优秀的船员们:细腻缜密,总能在纷繁的迷境中一语中的专业带头人陈西南;高高瘦瘦,有着一双火眼金睛的“大师兄”杨晓晨;不急不缓,做事永远井井有条的驱动机构专家杨方亮;高高壮壮,做事认真负责、粗中有细的仪控先锋郑杲;灵巧机敏,总能提出意想不到的创新点的专业骨干邓强……每一名成员都有自己的特点和专长,八仙过海各显神通。以老带新、以新促创,多学科融合、系统化布局的良性正反馈,连同工作的责任感、事业的使命感、集体的荣誉感,牢牢把大家聚在一起,树立起一面“求实创新、驱动无限”的先锋旗帜。

更上一层楼,余音三绕

自成立至今,团队共获得包括国家科技进步二等奖、省部级技术发明一等奖、省部级技术进步一等奖等在内的国家及省部级科技进步奖18项,包括国际ICQCC质量小组铂金奖、全国QC成果一等奖、全国质量创新成果一等奖等在内的国内外质量大奖10余项,获授权发明专利105项,实用新型专利32项,制定国家及行业标准15项,发表论文100余篇,研发的各型驱动机构已全面实现国产化,核心技术完全自主可控,累计供货达到一千五百余套,产值达30亿元。持续创新成果已高效地转化应用于国内核电工程,创造了巨大的经济效益和良好的社会效益,同时推动了特种电机、精密制造、耐高温耐腐蚀材料等相关领域的科技进步。

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