12月18日下午,天色渐暗。京郊的中国原子能科学研究院中国实验快堆的主控室里,所有人都聚精会神,等待着一个重要的时刻,他们的脸上既有焦急,也有期待。
大屏幕左侧,一幅巨大的折线图实时反映出中国实验快堆运行趋势,代表核功率的红色折线没有丝毫起伏,停在100.00% Pn的水平位置上。
时间一分一秒地走向17∶00,最后十秒,倒计时响起:……3,2,1,0。中国实验快堆首次实现满功率稳定运行72小时。
掌声响起,打破了沉寂。
从1986年“863”计划实施,到2010年7月首次临界,到2011年7月40%功率首次并网发电、2012年10月通过国家科技部验收,再到2014年12月实现满功率运行72小时,中国实验快堆验证了其主要工艺参数和安全性能达到设计要求,同时,其作为科学实验设施的设计性能也得到验证。
中国实验快堆的发展史上,就此写下了重要的一笔,新的序幕也正在开启。
绘就快堆心率图
研究证明,快堆对铀资源的利用率可提高到60%~70%。一座热功率为100万千瓦的大型快堆,可以嬗变掉5~10座同等功率压水堆所产生的长寿命核废物。
作为我国发展第四代核电的第一步,中国实验快堆既积累后续快堆的设计、建造的工程经验,技术选择带有便于跨越原型堆的功能,又兼具了考验未来快堆更先进燃料、材料的功能。也正因如此,中国实验快堆调试阶段的运行并不同于已经投入运行的商业堆,需要完成大量的伴随性试验以及总体性安全性能验证试验,这些试验大多数还要验证保护停堆功能。同时,作为一个科学技术研究工具,在实际的运行过程中,可能任何一点小小的不寻常都需要停下反应堆,弄清问题的所在。
和满功率的平稳相比,快堆调试运行过程中的折线图波澜起伏:2014年4月6日停堆;4月30日停堆……每一个峰谷,都清楚地记录下反应堆停堆的日子和运行的恒定功率,高低往复,绘就了一幅属于中国实验快堆自己的心率图。
从40%到100%
早在2011年7月21日,中国实验快堆首次实现40%功率并网发电,达到了国家规定的项目验收目标。此后中国实验快堆的主要任务就转入完成功率启动阶段的各项试验研究,并要通过48个伴随性试验和6项重大总体性瞬间安全试验对反应堆的设计性能进行验证。而要让反应堆功率从40%提升至100%,是对整个快堆研究设计所的又一次考验。
从2014年3月开始,反应堆先后完成了40%功率水平下的汽轮机甩负荷试验、汽轮机失效试验、一台一回路钠循环泵有保护切除试验和失去场外电实验、50%功率水平下的超功率保护实验、75%功率水平下的汽轮机甩负荷和发电机跳闸实验。目前正在进行100%功率72小时试验,成功后中国实验快堆还将按照试验计划,逐步开展满功率下的紧急停堆试验、堆内自然循环试验及堆本体氩气泄漏试验3项总体性能试验和其他伴随性试验,预计在2015年上半年完成第一阶段的试验内容。
为了保证快堆满功率运行,快堆研究设计所对快堆的运行、维修和技术支持体系进行了研究和局部调整,实施了精益化管理。通过对技术决策通道和现场的行政指挥通道进行更加清晰的划分,形成了有效的运行研究实验过程的指挥体系。“针对现场出现的各类问题,明确问题处理的执行方,确保问题解决及时高效。优化调整了相应的专业班组,为快堆满功率运行提供了人力资源保证。有效利用、升级了运行维修一体化管控平台,使该平台更好地进行运行维修和监控过程,更好地为满功率运行服务。”所长杨红义娓娓道来。
正因依靠上述攻坚克难,从不言败的精神,快堆研究设计所才在实验快堆的设计和建造过程中克服了重重困难,全面掌握了快堆物理、热工、力学以及总体、结构、回路、仪控、电气设计技术,取得了以钠工艺为代表的一批自主创新成果,申请了百余项专利,实现了高达70%的设备国产化率。通过快堆项目实施,中核集团建立了快堆工程研发中心,成为我国唯一的快堆技术研发基地,为我国快堆发展打下了坚实的基础。
每天都在创造历史
做快堆,一路走来,有挫折,有收获。
据运行研究室副主任马永刚统计,2012年至今,运行维修人员共处理了快堆各类问题上千项。“在升功率运行的过程中,负责运行、维修的工作人员同样是心中充满期待而又惴惴不安,一方面希望把功率升上去,一方面又对快堆是否能够如此长时间保持高功率运行、设备能否经受住考验捏着一把汗。可能出现问题的点多、现场管线复杂,问题点查找起来难度非常大。加上缺乏经验,所有的工作都是摸着石头过河,每走一步,都格外小心。”
运行研究室常务副主任赵佳宁负责运行试验的组织与落实。在他看来,快堆升功率过程中无论是试验、人员或是组织都遇到了新的考验,“过关斩将”才走到了今天。“经过升功率调试,现在是快堆经过磨合运行后,各项参数水平最优化的时间段,运行、维修人员也积累了前期的经验。中国实验快堆保持满功率运行,每坚持一天,就多一天对设备的考验,就创造一天的历史。”
对于快堆研究设计所副所长吴纯良来说,快堆从不是梦,而是一件他可以实实在在做下去的事情。“满功率运行不是结果,而是新的开始。我对中国快堆的发展充满信心。”在快堆已经工作了19年,曾为快堆首次临界当值班长的他,亲眼见证了中国实验快堆从工程立项至今的每一步。“老一辈快堆人参与了快堆的设计研发,壮志未酬,搞了40多年研究,把事业交给了我们。现在我们接过接力棒,完成他们未完成的事业。”用他的话说,快堆,就是建造一个装置,作为一个科研、试验平台去使用;是开展一些实验,加快反应堆本体,技术、设备,燃料国产化的步伐;是培养一批人才,为示范堆和商用堆输送一批技术精良、经验丰富的运行、管理、调试、维修人员;是掌握一项技术,完全掌控钠冷快堆的各项技术参数,积累丰富的经验,让“实验快堆——示范快堆——商用快堆”三步走的步伐走得更稳。
我国开始研究快堆至今,已经走过了四十多个年头,今天,中国实验快堆又站在了一个全新的起点,开始了新的征程。如今,中国实验快堆的能量经过华北电力的电网,点亮新的光芒。
夜色笼罩,树影斑驳。“中国实验快堆”几个红色的大字仿佛沸腾的血液,在萧瑟的寒风中透出温暖,让人充满希望。(文 范雅思 影 李怡秋)