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时间:2018-09-19 来源:中国核工业报 作者:李春平
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【编者按】作为中国大陆第一座商用核电站—秦山30万千瓦核电站的原始设计方,在118大修中,上海核工院与业主精诚合作,承担了主控制室整体翻新改造、过程仪表系统改造、1e级电缆桥架改造、紧固件改造、应急冷冻机组改造等十多个重、特大改造项目的设计和技术服务,这些改造项目关系到整个大修的进度和成效,是重中之重。特别是电厂主控室整体翻新改造是国内首次行业实践,堪称“换脑工程”,在国内毫无有效经验可以借鉴,需要相关各方创造性地开展各项工作。

项目在满足现有法规要求、临时控制室设计和运用、人因分析和优化等关键技术和其评审方式上都做了首次、有效的尝试。此外,院和秦山的人因工程联合团队,克服了监管和标准无细则、电厂人因工程基础薄弱、工期紧迫等各种挑战,快速迭代,顺利解决了人因弱项和偏差项,为改造后控制室建立了人因基准,也为国内在役电厂改造项目人因设计提升和评审模式进行了有益的开创性探索。

2018年4月8日,秦山核电30万千瓦机组的主控室里出现从未有过的“神奇”一幕:两圈盘台全部被拆除,这个曾经为庆祝中国大陆第一座核电站并网发电而沸腾的大房间,如今空空如也。“消失了,拆空了,整个屋子是‘一马平川’。”118大修的大修经理吴佑聪回忆道。

不久后,另一幕“神奇”景观在这里发生:新的主控盘台全部安装完成。“看外观和之前基本没有不同,特别熟悉的老员工可能发现报警牌的颜色有细微差别,但内在其实完全变了,达到了新的标准的要求。”

上述历程,是秦山核电30万千瓦机组第十八次换料大修(简称118大修)的一项重要改造——主控盘台改造的主要内容。这一改造相当于核电站的一次“换脑手术”,是国内核电厂的首次实践。

牵一发而动全身,换掉的当然不只是两圈盘台,与之成体系的仪表控制柜、报警机柜等140多个柜子全部要换掉,接口必须一一对应,路径设计不容有误,技术难度空前高。“对原来的设备要非常了解。要查阅过去的一些资料,它原来的接口都是什么样的,包括它的体积、走线等等。”中核核电运行管理有限公司副总经理、大修总指挥刘崇都说,“必须非常精确,任何一个地方考虑不周全,后边就没法弥补了。”

做“换脑手术”,手术对象虽然不活动,但仍需要维持“电站”基本的“生命体征”。在核电站的主控盘台改造期间,虽然停堆,但乏燃料系统等还必须保持运作,为此工作人员在拆除盘台前在另外一个房间投运了一个临时盘台作为替代,以维持最小化的功能。

核电站大修分为十年大修、五年大修、年度大修、短大修等。这台“换脑手术”所属的118大修除了按照规划开展十年大修相关维修、试验及变更改造工作外,还结合机组运行许可证延续(ole),实施了主控盘台改造、常规岛设备更新改造、稳压器安全端焊缝600合金堆焊等11项重特大变更改造,并增加实施了多项国家核安全局要求的在役检查项目、紧固件更换项目。整个大修共计完成检修项目15500余项,而一般的十年大修只有8000余项。

118大修自今年2月26日10时55分开始至8月16日22时05分结束,分为两个阶段:第一阶段是机组解列至正式并网,在7月27日20时27分结束;第二阶段是为期21天的并网后调试工作,以8月16日22时05分机组升负荷至满功率为结束标志。大修总计划工期179天,实际工期171.5天,提前7.5天。

关键路径要求24小时作业。从早上七八点钟开始干活,直到晚上十一二点,中间只有短暂的吃饭休息时间。“吵架是经常的,比如关于参数调整,有的人有不同看法,但都是为了解决问题,最后能统一步调。大家其实都很可爱。”吴佑聪说。在主控盘台改造接线过程中,一天,他夜里12点下班乘电梯,看见有个女员工太过疲劳,靠着电梯睡着了。但第二天早上这位女员工还是照常上班了。

在汽轮机控制系统的调试中,因厂家的产品不能完全匹配,工作迟迟没有推进。大修以来长时间高强度的工作,也让大家太过疲惫而有些麻木。调试会上,讨论半天没有个所以然。秦一厂厂长、大修执行副指挥沙松干忍不住了:“都说没事没事,那为什么状态还一直停留在这里?每个人还是要立足于本职工作,发挥自己的力量主动担当往前推进。现在这个事可不是能今天不干明天干的!”会后,大家又重新打起精神干活,直至将障碍一一排除。

作为中国大陆第一座自主开发、自行设计、自行建造和运营管理的核电机组,秦山核电30万千瓦机组自1991年12月15日并网发电,至今已安全稳定运行近27年。2007年秦山核电30万千瓦机组创造了连续运行469天的优异业绩,2014年又创造了18.12天国内核电大修最短工期纪录,机组在世界核电运营者协会(wano)对全球核电机组的综合指数排名中的名次也逐年上升,2017年秦山核电30万千瓦机组wano综合指数为100分,排名世界第一。

事实上,秦山核电30万千瓦机组的“新陈代谢”一直在进行。每年投入技改资金数千万元,平均每年完成技改项目130多项。通过这些改造,电站系统和设备的可靠性有了很大的提高,秦山核电30万千瓦机组从一个原型堆变成了安全稳定运行的商用堆。

经济效益也得到了提高。通过反复论证和持续不断的自主技术改造,机组额定功率从31万千瓦提升到32万千瓦。在118大修完成后,功率进一步提升到35万千瓦。

此外,ole的费用低于新建核电厂的投资,而且其初始投资成本在原许可证有效期内已经摊销完毕,延续运行能够获得较高的投资收益比。据估算,ole总投资9.8亿元(含安全评估)左右,延续运行20年,不仅可以赢得退役经费,也为退役工程的技术研究争取了时间。

安全水平也进一步提升。通过ole工程改造,解决了机组psr弱项,同时在系列热态功能测试中解决了机组改造前主泵二次侧给水主/旁阀自动切换功能、发电机自动并网功能、甩负荷等问题。其中4次甩负荷试验(两次100%功率、两次50%功率)全部一次成功。ole工程改造后的机组更加安全、更加高效、标准更高,秦山核电30万千瓦机组“重新焕发青春”。

不同于一般人想象的是,给核电站做“大手术”的难度并不亚于新建一座核电站。“新建是在白纸上绘蓝图,118大修是在现有空间里做手术,后者更艰难、更复杂。”中核核电运行管理有限公司党委副书记、副总经理曹水林说,“随着核电站的发展,必然要经历许可证延续和退役的过程,这个过程总得有人走,秦山核电当仁不让。这是积累经验、为国争光。”

完善我国核电的整个发展体系,掌握全过程的经验,是秦山核电ole最大的意义。“经验的传承对核电行业来说格外重要,”沙松干说,“秦山核电站从30万机组以来薪火相传,现在更要把高标准建立起来,不能把代价留给后人。”

因为与机组运行许可证延续相结合,118大修成为了一场前所未有的大修。118大修所实施的改造,虽然不是ole要求的全部,但却完成了最重要的部分。后续两次大修中还将进行剩余的改造项目。

秦山核电30万千瓦机组进行设备变更是常态。目前压力容器是最不能更换的设备,它的寿命决定了核电站的寿命。经过关键设备的老化实际状态评估,结果表明秦山核电30万千瓦机组的压力容器、主泵、安全壳等都处于良好状态,ole机组关键设备结构完整性是有保障的,从技术上确保了秦山核电30万千瓦机组许可证延续的可行性。

设备的评估是一个长期的过程。以压力容器的材料为例,从制造厂开始制造的时候,各个工艺环节都有一些样品同步做出来。压力容器到位后,样品放在压力容器内部,离堆芯更近,受堆内环境影响更大,然后定期取出来进行检测。“一个花盆或一辆汽车能够用多少年,不是非得等哪一天散架了坏掉了才得出结论。设备的状态要通过试验去验证,根据一些标准去认定。”沙松干说。

秦山核电30万千瓦机组的设计寿命为30年,根据国家核安全局运行许可证延续的相关要求,相关手续正在履行当中。


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