快堆：自主设计路上大胆探索

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快堆：自主设计路上大胆探索 来源：　　日期：2010-08-18　
    在中国实验快堆（CEFR）整个设计和建造历程中，中外合作是引进技术的关键。通过合作设计，引进了俄罗斯主要工艺系统的总体设计方案等，包括22项工艺设计和22项技术要求。但是，在引进和借鉴的基础上，作为我国第一座快堆，CEFR的设计和建造过程中依然有许多新的课题和领域。
    总体设计方面 由于具有强烈的标准规范相关性、投资规模相关性、地理位置相关性和反应堆规模相关性，总体设计成为了整个反应堆电站设计中最难引进的内容之一。
    俄方以俄罗斯规范和标准为着眼点，以BN-600原型快堆电站为参考目标，给出了总体性设计。但是，CEFR的设计应该符合我国核安全法规和ASME规范，因此俄的设计只能起到参考作用。同时，CEFR的大量设备和材料是从国内采购，总体性的标准和技术条件必然要做到真正的“国产化”。因而，通过自主化不断探索，在总体设计方面，CEFR作了很多尝试，取得了较好的成果。
    堆芯设计方面 在俄罗斯技术设计的基础上，中方应用完全不同的计算机软件，独立自主地完成了CEFR堆芯物理设计、屏蔽设计、热工流体设计和结构力学分析。目前，我国已经掌握了钠冷快堆堆芯设计的技术和手段。
    在俄罗斯技术设计的指导下，独立完成堆芯钢反射层组件、碳化硼屏蔽组件和堆芯燃料组件模拟件的施工设计，并指导厂家完成了产品试制和批量生产。尤其是通过研发和试验，掌握了碳化硼屏蔽组件的制造工艺，完成了钠冷快堆燃料组件和控制棒组件以外的所有堆芯组件的自主设计和制造。
    结构设备设计方面 通过消化和吸收，细化了系统功能和工艺，确定了所有非标准设备的接口与功能。与此同时，将俄方技术设计转换为应用ASME规范进行完整的施工设计，这也恰恰是核电设备国产化的关键所在，最终中方完成了所有设备的技术规格书。
    随后，与国内有较强制造工艺基础的厂家合作，突破和掌握了这些设备的设计和制造技术，尤其是在CEFR堆本体大型设备以及换料系统的复杂转动设备方面。
    工艺管道系统设计方面 以钠系统为主的各种水、气、真空等系统设计是快堆不同于压水堆的特点之一。钠系统具有的高温、高度净化、高密封等特点，给管道布置、材料选择、设备连接等设计提出了许多压水堆核电站管道设计未曾有过的新课题。
    对于钠工艺技术，我国从上个世纪七十年代开始，先后建成了多个钠回路和台架，对金属钠的各种特性，相关操作、净化和加热技术等进行了大量的理论分析和实践，积累了丰富的经验。
    但是，对于反应堆规模的大型工艺系统的综合性设计，还存在很多需要验证的方面。对此，中方首先，通过消化吸收俄罗斯技术设计的说明和部分流程图，应用已有的钠工艺基础知识和经验，完成所有系统的工艺流程图设计。其次，通过引进国际先进高温管道应力和地震分析软件，自主进行所有高温钠管道的应力、地震分析计算，为优化配置管道支撑、抗地震阻尼器和确定设备接管力提供了理论支持。最后，在系统调试过程中，对已有的设计计算进行了实践检验，从而为自主掌握高温钠管道系统的优化布置设计提供了有力的证明。
    仪控电与辐射监测系统设计方面 在吸收传统反应堆仪控系统设计经验的基础上，CEFR引用世界先进的数字化网络通讯的软、硬件技术，自主开发设计了覆盖全厂的计算机监控系统。
    作为我国第一个快中子反应堆主控制室，依托于在绝大多数各个仪控系统中已经采用的先进数字化和计算机技术，自主设计完成了一个具有高数字化程度、大屏幕监控的先进的主控制室。
    与厂家协作进行数字化安全参数监测系统设计和鉴定，提高了CEFR核级保护参数监测系统的设计水平。
    与大连天瑞控制工程公司合作，自主设计换料监控系统，并进行了台架验证。
    在吸取核电站最新电缆敷设设计的的经验和教训的基础上，自主开发了电缆数据库管理系统，使电缆敷设工作从复杂图纸过渡到一个由一组数字表达的路径模式，大大提高电缆敷设设计和施工效率。
    自主完成了钠燃烧放射性监测系统、燃料破损缓发中子探测系统等特有系统的自主设计，保障了CEFR的放射性安全。
    安全设计与评价方面 CEFR自主设计和研发了非能动的安全系统和各种可靠的事故缓解系统，保证了CEFR的堆芯熔化概率不大于1×10-6，满足了IAEA和第四代先进核能系统提出的主要安全目标。同时在液态金属钠火和钠水反应事故的监测、预防、缓解和消除方面进行了自主设计和大量研发。
    钠分析及工艺设计方面 钠工艺相关分析检测系统、清洗去污系统、净化保护系统等设计基本做到了独立自主设计、调试和运行。尤其是通过与企业合作，自主设计的日产1.5吨的大型核级钠生产厂建造成功，生产出的金属钠均达到了核级钠的指标。这表明，我国已自主掌握了快堆用钠工艺技术和创新能力。
    厂房结构和常规岛、ＢＯＰ系统方面 CEFR是我国第一座快堆，与压水堆核电站存在较大的差别。在俄罗斯技术设计的基础上，CEFR重点在厂房结构优化、堆本体相关通风系统设计、蒸汽发生器给水调节与控制系统设计等方面进行了研发和设计，为我国大型快堆核电站的设计和建造储备了自主知识和经验。
    中国实验快堆，在自主设计之路上不断地探索，也取得了不少成果。这些成果既给我国下一步大型商用快堆核电站的开发积累了知识和经验，也为我国核能事业的引进创新和自主化作出了积极探索。（作者：杨红义  中国实验快堆总设计师）

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