华龙一号常规岛不寻常

　　编者按

　　“华龙一号”是由中国两大核电企业在30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，根据福岛核事故经验反馈，以及我国和全球最新核电安全要求，研发的第三代百万千瓦级压水堆核电技术。

　　中国能建旗下的中电工程华东院（以下简称“华东院”）参与了“华龙一号”研发的整个历程，承担了“华龙一号”国内和国外示范工程的常规岛设计工作。

　　截至目前，由华东院承担常规岛设计的“华龙一号”全球首个示范工程——福清核电厂5、6号机组项目计划里程碑节点均已按期或提前实现，为“华龙一号”的开篇之作奏响了新时代序曲。

　　20年风雨兼程路

　　从基本概念的形成，到一系列重大设计改进课题的研发、试验、验证和攻克，再到工程方案的分析计算、优化和完善，“华龙一号”技术研发走过了近20年的历程。这其中，处处可见华东院人攻坚克难的身影。

　　1999年7月，中核集团率先启动了具有完全自主知识产权、采用177组件堆芯的百万千瓦级压水堆核电概念设计，时称CNP1000，可以视为“华龙一号”的雏形。

　　2001年3月至2004年12月，CNP1000方案设计启动，华东院承担常规岛设计工作，初步设计（依托三门厂址）方案得到行内专家的认可，评审意见为“CNP1000设计虽然以核岛为主，但是在常规岛设计方面做了大量深入细致的工作，使得CNP1000设计能够更好地反映整个电站的内容，有利于尽快具备上工程的条件。”

　　2011年3月，中核集团将“福岛核事故后核安全局14项改进要求”融入CP1000技术方案，形成了ACP1000的技术方案，并完成了基于ACP1000方案的国内首个示范工程（福清5、6号机组）初步安全分析报告PSAR（第一版）。

　　2013年2月，中核集团完成了ACP1000示范工程初步设计，并启动了示范工程设备采购及施工图前期设计，华东院继续开展ACP1000常规岛相关课题研究，同时作为示范工程总包单位的委托方，开展常规岛设计及技术服务工作。

　　2014年8月，国家能源局、国家核安全局牵头对“华龙一号”进行评审，认为“华龙一号”在成熟性、安全性、经济性上均满足了三代核电技术要求，具有自主知识产权，具备正式启动示范工程建设和核电走出去的条件。至此，“华龙一号”技术正式诞生。

　　2015年5月7日，华龙一号国内首个示范工程——福清5、6号机组第一罐混凝土浇筑；2017年5月25日实现穹顶吊装；8月20日，“华龙一号”最核心设备——核反应堆压力容器完工交付现场……

　　2015年8月20日，华龙一号国外首个示范工程——巴基斯坦卡拉奇2、3号机组第一罐混凝土顺利浇筑； 2017年10月13日实现穹顶吊装，工程顺利推进。

　　亮点闪耀常规岛

　　“华龙一号”具有完全自主知识产权，是满足世界最高安全标准的、最具性价比优势的核电技术，设计亮点纷呈。

　　降标高布置。福清核电厂5、6号机组常规岛主厂房标高设置确定了降低8.5米的优化方案，该方案相比福清1、2机组及福清3、4机组降低7.5米的方案，经济性更加优越，厂房布置更为合理。

　　半转速长叶片汽轮发电机组技术。福清核电厂5、6号机组采用1828毫米末级叶片，该叶片是目前世界上在运、在建的核电站汽轮机最长的叶片，也是最先进的技术。通过这一应用，在不增加低压缸数量的情况下，机组排汽面积增加，提高了发电功率和效率；避免采用三个低压缸方案，汽轮机设备的直接成本节省超过1000万元，同时节省汽机房空间，经济性显著提高。

　　采用低压缸焊接转子。焊接转子由许多分段组焊而成，分段内部可形成较大的空腔，转子惯性低、启动快，机组运行更灵活。同时，由于焊接转子的锻件尺寸小，锻压质量和热处理质量容易得到保证，内在质量检测可靠性高，技术指标领先。

　　此外，根据同类型百万千瓦核电机组运行后均发生凝汽器传热管磨损的情况，“华龙一号”示范工程从设计方案开始，对传热管和相关结构进行了有针对性的改进，有效减小了汽流激振下冷却管的振幅，一定程度上避免了冷却管碰磨现象，成为经验反馈的成果。

　　技术攻关助华龙

　　除了以上降标高布置方案和主设备选型优化工作外，华东院还进行了三十多项设计技术攻关，确保了核电工程安全、可靠运行。

　　核电常规岛主蒸汽管道地震应力分析。日本福岛核事故后，地震对于核电厂安全的影响日益受到关注，常规岛主蒸汽和主给水管道与核岛直接相连，影响着核电厂的安全、可靠运行。华东院组织技术骨干，开展常规岛主蒸汽和主给水管道地震应力分析课题攻关研究，了解了各种工况下管系应力分布特点、变化规律，各类支吊架包括阻尼器的设置要求。课题的完成，实现了核电常规岛技术的又一次重大突破，该技术在“华龙一号”示范工程中成功应用，提升了常规岛乃至整个电站系统设计的可靠性和安全性。

　　常规岛主厂房防倒塌分析技术。常规岛主厂房为非核级抗震建筑物，与核岛相邻，若在地震中发生倒塌，将可能危及核岛中的电气厂房等I类物项。华东院率先采用push-over方法，对百万千瓦级核电厂常规岛主厂房在强震作用下性能特性进行研究，并将相关成果及时应用到“华龙一号”示范工程中。结果表明，“华龙一号”示范工程常规岛主厂房能够通过防倒塌验算，不会影响到其周边核岛的辅助附属厂房结构。

　　进一步优化系统设计及布置方案。典型的改进方案如下：取消蒸汽转换器系统、取消至除氧器的旁路排放阀、采用立式MSR疏水泵、优化设备选型、优化主给水流量控制系统阀门站布置、优化凝结水精处理系统酸碱废水中和池布置方案等。这些改进和完善措施均在施工图设计中贯彻执行，做到设计方案科学、合理又经济。

　　运用大量先进设计手段。“华龙一号”示范工程首次采用更为先进、功能更强大的Smart3D三维设计软件，工艺专业的设备及管道（含支吊架）、结构专业的梁柱及平台、电气专业电缆桥架齐聚三维模型中，在模型中完成各专业配合、各设备接口配合、碰撞检查及成品出图，基本消除了施工中的返工情况，提高了设计效率。

　　在各方的共同努力下，“华龙一号”喜讯纷至沓来：11月6日，“华龙一号”核电项目首台发电机通过型式试验，全部指标达到和优于设计要求，标志着我国“华龙一号”首台发电机自主研制成功；11月18日，“华龙一号”汽机运转平台浇筑完成……

　　目前，“华龙一号”示范工程正在顺利向前推进，华东院将一如既往，不断将核电常规岛设计推向新的高度。