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乏燃料贮存容器,解核电站“燃眉之急”

        发布时间:2019-08-11 10:15        编辑:北极电力网

    发运仪式现场

8月1日12点30分,上海阿波罗机械股份有限公司(下称“阿波罗”)江海厂区恒温恒湿的清洁厂房中,一台高度超过4米、重量超过10吨的乏燃料干式贮存容器的吊篮被吊起,大约30秒后,行进至位于地坑的筒体上方,吊篮被平滑地装入筒体,用时大约一分钟。正在组装的这台容器将在两个月后发往中国核工业集团公司旗下田湾核电站。     

在阿波罗副总经理夏京令看来,乏燃料干式贮存容器就好比垃圾箱,因为它装的是带有高放射性的乏燃料(主要是γ和中子),质量和性能要求苛刻得多。

    乏燃料急需“排泄”

2015年11月22日,阿波罗与法国阿海珐TN公司(新阿海珐集团2018年正式更名为“欧安诺”)核燃料循环设备国产化合作签署战略合作协议,欧安诺为阿波罗提供技术支持,阿波罗则利用自身的装备制造能力和工艺完成产品生产。

协议签订后,由于担心阿波罗制造能力,起初欧安诺提出由阿波罗只负责其中1/4的分包制造,但敢于创新的阿波罗怎会答应呢!“评估下来,做四分之一的话,关键的核心问题根本就触及不到,以后将陷入被动生产状况。”阿波罗副总工程师仲伟荃说。

进军乏燃料干式贮存容器领域,得益于阿波罗董事长陆金琪的“战略眼光”:尽管由于福岛核事故中国暂停了新建核电项目的审批,但在建和在役的核电机组56台,其中在建机组18台,位居全球第一。与此相对照的是,中国核电乏燃料后处理能力缺乏,404厂年处理能力仅为50吨,相当于现在的2.5台百万千瓦机组每年产生的核废料。

按照惯例,每台机组在建设时都要配备乏燃料水池,但目前的乏燃料水池也仅供10年之用,除去附属格架和其它附属设备所占用的空间,实际只能够存储7-8年。“乏燃料如果不能及时导出,机组就要被迫关闭。就像人一样,只吃不排泄,身体受不了。”夏京令说。

据介绍,中核集团田湾核电站最着急。田湾1、2号机组于2007年正式投入商业运行,距今已有12年历史。按照每年换料50根燃料棒来计算,田湾核电1、2号机组12年累计产生的乏燃料棒超过600根,而乏燃料水池的最大存放容量只有700根。田湾3、4号机组运行后,为缓解1、2号机组乏燃料水池的压力,田湾核电站不得不将部分来自1、2号机组的乏燃料暂时存放在3、4号机组乏燃料池中。2018年4月28日,阿波罗与田湾乏燃料干式贮存容器供货合同条款要求,必须在2019年6月底至少为其提供一台容器以解“燃眉之急”。

    敢于创新获高度评价

乏燃料干式贮存容器分为筒体和吊篮两部分,也是制造的两大难点。按照欧安诺提供的图纸,筒体有一道环形焊缝,在阿波罗看来,环形焊缝最大的弊端,是对接错边以及焊接应力释放导致的“掐腰”(焊接需要加热,冷却之后焊接部分收缩导致焊接部位束窄)。欧安诺的做法是在吊篮装入筒体之前,先进行加热处理。“加热处理不仅会导致不锈钢颜色发黄,还会导致金属内部结构的变化。”仲伟荃说。

经过反复研究,阿波罗决定取消环缝,改为两道纵缝。而与此同时带来的,是需要一台至少5米长的卷板机。陆金琪听完夏京令的汇报,当即拍板,决定投入100多万元订制一台6米卷板机。事实证明,两道纵缝不仅完美地避开了错边和“掐腰”的问题,还使得筒体的内部金属线条呈纵向排列,筒体直线度精度得以控制在1毫米以内。“效果非常好,两节同体肯定是达不到的。”仲伟荃说。

吊篮部分难度在于像“蜂窝煤”一样的六方孔加工。厚度为40毫米的结构盘上,密密麻麻地排列着31个六方孔,孔与孔之间的间隙为12毫米,误差需要控制在0.7毫米。为此,阿波罗专门引进了一台五轴数控加工车床,即使是全世界最先进的数控加工车床,要加工出满足要求的六方孔,都需要反复多次加工才能实现。吊篮组装也是难点。14层结构盘必须按照从上至下的顺序逐层组装后下落,极其考验安装人员的细心和耐心。

阿波罗项目团队历时一年,顺利通过了压力测试和氦检漏等关键产品性能试验节点后,于7月24日将世界首台VVER乏燃料干式贮存容器发往江苏田湾。欧安诺制造总监司徒先生在发货仪式期间,参观阿波罗的在线产品后竖起了两个大拇指,“虽然日立做了几百台,但阿波罗生产的第一台的质量和日立的产品可以媲美。”仲伟荃介绍说。

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