核动力院中核控制堆外核测系统“连中三元”

发布时间:2023-11-20 信息来源:

       近日,中国核动力研究设计院中核控制与国核自仪系统工程有限公司签订广东廉江核电项目一期工程堆外核测系统合同。这是今年继徐圩一期高温气冷堆堆外核测系统供货合同、漳州3/4号机组“华龙一号”堆外核测系统供货合同之后,中核控制堆外核测业务斩获的又一大型集团外核电工程堆外核测系统供货合同,实现堆外核测业务“连中三元”。
       中核控制深耕核测领域66年。在核动力院党委的正确领导下,此次“连中三元”充分证明中核控制堆外核测业务步入全面成熟期,已由集团内单一堆型应用,拓展到集团内外主流堆型全面应用。

  

       堆外核测系统
       堆外核测系统是测量反应堆中子通量及其变化率的专用仪表系统。作为核电站安全级设备,该系统可以直接、灵敏、迅速感知反应堆的核功率及其变化率,就像反应堆的眼睛,从装入核燃料就紧盯反应堆的中子通量状态,时时刻刻监督着中子通量的变化,对核电站安全运行起着至关重要的作用。

  

       从无到有,因核而生
       1956年,按照周恩来总理“在北京建一个射线仪器厂”的指示,中核控制前身北京综合仪器厂[后更名中核(北京)仪器厂即261厂]应运而生。自成立伊始,261厂就肩负着强核强国的重大历史使命,在辐射探测领域为国家重大工程提供技术保障。
       上世纪60年代,国际形势风云变幻,加强建设核工业体系成为国家建设的重要决策。261厂基于辐射探测器的技术积累,启动了堆外探测器的研制工作;并逐步具备了从中子探测器物理模型到产品制造的设计及制造能力。
       上世纪80年代,为秦山一期30万千瓦压水堆成功研制中间量程探测器,开启了商用核电站堆外探测器研制的新篇章。
       上世纪90年代,承担了我国首个对外援建核电工程-巴基斯坦恰希玛一期(C1)堆外核测系统的研制和供货,后又陆续完成了C2、C3、C4堆外核测系统的供货。C1-C4机组已全部并网发电,其中C1机组于2000年实现商运,迄今为止该系统已助力海外核电站持续稳定运行23年。
       2007年底,完成“中国实验快堆”堆外核测系统的研制和供货,为后续示范快堆供货提供了良好范例。
       2010年,承接大型先进压水堆核电站重大专项堆外核测系统研制任务,为后续“国和一号”示范工程堆外核测系统供货奠定了坚实的技术基础。
       2015年前,在堆外探测器产品领域,中核控制几乎占领了国内所有试验核设施市场,但核电站堆外探测器始终被国外厂商垄断。“有老一辈专家的技术传承、有热血青年的兢兢业业,在堆外探测器产品方面,我们是佼佼者,可以跟老外掰手腕,试验堆和C项已经证明了我们的能力,百万千瓦级核电站堆外探测器的大规模应用才是我们的目标!”中核控制山东分公司副总工程师邓鹏胸有成竹地说。继往开来的新时代,堆外核测系统在原有技术的积累下,不断精进创新、蓬勃发展,已具备与国际巨头竞争的实力。

  

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堆外探测器

  

       顺时而谋,应势而为
       时间来到本世纪初,行业发展你追我赶,国际知名厂商堆外核测系统产品已实现数字化,在国内外的M310堆型有大量应用业绩,品牌、产品性能、供货业绩等方面市场竞争优势明显。2007年至2013年的国内核电建设高峰期,堆外核测产品未能赶上时代的列车,没有在国内核电项目实现落地,企业效益下降,人员编制不断缩减,加之老一辈专家和技术人员陆续退休,技术能力出现断档。
       2013年10月15日,中核集团整合布局核仪控产业,261厂与中核东方控制系统工程有限公司重组,成立中核控制系统工程有限公司,对组织机构、产品路线进行重新规划和整合。2015年,中核控制创新性提出堆外探测器与安全级数字化控制系统(DCS)NicSys®8000N平台相结合,研制新一代数字化堆外核测系统的产品路线。“这是一次战略性的转折,既充分发挥了探测器和仪表领域数几十年的优势积累,又引入NicSys®8000N平台的数字化技术,使系统功能和接口更加灵活,拓宽了对不同堆型的兼容性,使产品竞争力得到大幅提升。”中核控制总经理助理王冬对此次产品整合津津乐道。
       “当听到要做新的数字化核测系统时,我非常激动。其实在核测仪表数字化方面我们也做过很多努力,但是苦于当时的数字化产品研发能力比较薄弱,产品仍然存在短板。”中核控制核电子学与探测技术学科带头人张卫军回忆。虽然他在2015年5月诊断出患有脑垂体瘤,于7月手术后简短休息即返回工作岗位,争分夺秒,继续投身到热爱的核测研制事业中,躬身实践“强核报国、创新奉献”的新时代核工业精神。同年10月,堆外核测系统产品数字化研究取得重大进展。张卫军自豪地说道:“2015年10月,我们把核测仪表科研样机和NicSys®8000N科研产品进行整合,完成了原理样机搭建,向集团公司有关部门进行演示和汇报,取得了非常好的效果,上级单位充分肯定了公司的研制方向和产品路线。”

  

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数字化堆外核测系统

       厚积薄发,打破僵局
       中核控制将成熟稳定的探测器技术与数字化控制系统技术相结合,形成了新一代数字化堆外核测系统,在该业务领域通过合并重组形成了独有的竞争优势。同时,中核控制组建资深中子探测器和仪表专家与青年仪控系统工程师的研发梯队,辅以现代企业管理方法和思维的指导,打造了一支有文化底蕴且高效敏捷的业务团队。
       新一代数字化堆外核测系统研发初期,产品科研团队深入核电站调研,结合以往的供货业绩横向、纵向梳理产品需求,确定了关键功能和性能指标。经过核测科研团队坚持不懈对产品细节的精心打磨,新一代的堆外核测系统探测器与数字化控制系统产品性能和产品体验都实现了质的飞跃:设备整体抗干扰能力更强,配置更灵活,响应速度更快,也更加安全、稳定、可靠,可以适应各种复杂的现场环境条件。
       2015年底,中核控制新一代堆外核测系统终于打破了僵局,连续获得了福清5/6号机组堆外探测器和巴基斯坦K2/K3堆外核测系统供货合同。“老一辈探测器专家给我们留下了很多成果,其中承载了几代人梦想和数十年的艰苦奋斗。早在2007年,产品就完成了研发,开展了一系列试验,对产品工艺和性能指标进行验证。‘华龙一号’探测器的设计、制造技术已经没有任何风险。项目组在陆双桐老专家的悉心指导下,信心百倍。”中核控制山东分公司探测器制造部经理宁晓勇微笑着说。
       “以前跟着陆总去核电现场进行技术交流,会协助开展故障诊断、排查现场问题等工作,对进口产品有一些了解。我们在技术上不比别人差,但是近些年一直都没有在国内大型核电站实现供货。‘华龙一号’核测设备中标给了我们展示能力的机会。作为探测器设计人员,能为实现堆外探测器自主化贡献一份力量,我感到非常骄傲!”探测器设计师李彪激动地道出心中的感慨。中核控制山东分公司副总工程师黄国良补充道:“在骄傲之余,我更感觉到身上沉甸甸的责任感,数十年的积累,成败在此一举。我们一定要确保在原材料的采购、产品设计和制造过程中守住质量线、生命线。”
       2019年3月,在中原公司和巴基斯坦业主的共同见证下,卡拉奇核电站2号机组堆外核测系统通过验收,巴方专家米拉吉感慨地说:“1993年,从恰希玛项目我就与中国供应商开始合作,这二十多年来,每次来中国,我都看到城市建设翻天覆地、人民生活日新月异。你们在核能领域自主创新研制的‘华龙一号’堆型,关键设备技术水平突飞猛进,短短数年实现了从恰希玛的模拟仪表到先进的数字化控制系统的飞跃。我被中国的高速发展深深震撼。”

  

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K3机组堆外核测系统验收

       执着生长,馥郁芬芳
       基于数字化堆外核测系统在国内外“华龙一号”的成功应用,该产品在行业内正逐步推广。目前,中核控制数字化堆外核测系统已可以覆盖“华龙一号”“玲龙一号”“国和一号”、CAP1000、快堆、钍基熔盐堆、高温气冷堆、铅基堆、燕龙堆等堆型,并开展了三轮完整的鉴定试验进行全面验证,充分证明产品性能稳定可靠。
       2017年10月,中核控制完成了国家重大科技专项CAP1400堆外核测系统的科研工作,顺利获得了“国和一号”示范工程堆外核测系统的供货合同。
       2021年10月,经过与国外厂商的激烈角逐,中核控制获得了海南3、4号机组和小堆堆外核测系统供货合同,实现了国内核电站堆外核测系统首次国产化,结束了国外厂商对此关键设备长达30年的垄断,开启了自主供货的新篇章。
       近5年来,中核控制在核动力院的领导和大力支持下,陆续完成了“华龙一号”“国和一号”、快堆、钍基堆等一系列堆型堆外核测产品供货,已经充分证明了公司在堆外核测产品领域的强大实力。随着核电机组陆续投入运行,产品逐步建立了口碑和护城河。
       2023年,面对国内急剧增长的堆外核测系统供货需求,中核控制凭借完整的技术能力、深厚的技术底蕴和新建投产的山东探测器研发生产基地,在与国内外厂商的竞争中脱颖而出,一举斩获徐圩一期高温气冷堆、漳州3/4号机组、廉江1/2机组堆外核测系统设备三个供货合同,使业务发展驶入快车道。

  

图4

山东探测器研发生产基地

       中核控制拾级而上,是中核控制核仪控自主化的初心与使命,是中核控制核仪控创新研发的实力与能力,是中核控制在堆外核测系统领域闯出的高质量可持续发展之路。中核控制数字化堆外核测系统产品性能优越、设计制造流程成熟,能够覆盖国内外绝大多数堆型需求,在工程设计、项目管理、客户服务方面已经实现飞跃式提升。

  

       下一步,中核控制将继续深入探索核测技术巅峰,在小型化、智能化方面开拓创新,为核能全场景应用提供技术支撑和设备配套,为国家核能领域关键设备实现自主知识产权贡献力量。(文/李宝成 杨栋 谭秋丰)