在享有核事業(yè)發(fā)祥地之稱的原子能院，有一座醒目的標(biāo)志性建筑，傲視蒼穹的核島和錯落有致的常規(guī)島、冷卻塔等，在遠(yuǎn)山的映襯下猶如氣勢恢弘的立體畫卷。這里就是正在建設(shè)中的我國第一座快中子反應(yīng)堆—中國實(shí)驗(yàn)快堆。
2008年底，堆本體安裝完成，這標(biāo)志著核島安裝完成并轉(zhuǎn)入調(diào)試階段，同時也意味著中國實(shí)驗(yàn)快堆朝著激動人心的2009年9月達(dá)臨界、2010年6月并網(wǎng)發(fā)電的目標(biāo)又邁出了關(guān)鍵的一步。
從2001年簽訂核島安裝合同以來，至今已走過八個春秋。這期間，安裝系統(tǒng)213個，工藝管道89000多米，電纜112萬多米，設(shè)備4000多套。從這些沉甸甸的數(shù)字中不難看出，對于中國實(shí)驗(yàn)快堆的主工藝設(shè)計單位原子能院和以23公司為主的安裝單位來說，這八年，不僅是一段充滿艱辛和磨礪的時光，更是一個超越自我、不斷創(chuàng)新的歷程。創(chuàng)新之路注定不會是坦途，一路難關(guān)橫亙，一路披荊斬棘。在中國第一座實(shí)驗(yàn)快堆面前，這些勇為天下先的建設(shè)者們共同譜寫了一首鏗鏘的合奏。
鈉系統(tǒng)的“三高”：高溫、高度凈化、高密封
快堆與壓水堆核電站最大的區(qū)別之一是快堆采用金屬鈉作為冷卻劑，涉鈉系統(tǒng)設(shè)備和管路的設(shè)計和安裝在國內(nèi)是第一次。不僅如此，鈉系統(tǒng)還具有高溫、高度凈化、高密封等特點(diǎn)，這也對管道布置、材料選擇、設(shè)備連接等方面提出了許多壓水堆核電站未曾有過的新課題。
鈉回路面臨的第一個問題是高溫，鈉的工作溫度在350℃～495℃，而壓水堆核電站的蒸汽管道最高的溫度也不到200℃，這不僅給前期的設(shè)計帶來了諸多的困難，而且在安裝的過程中也遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。首先鈉系統(tǒng)的焊接材料需要滿足在高溫工況下的高溫強(qiáng)度、抗高溫蠕變能力、抗高溫鈉介質(zhì)腐蝕能力等一系列極高的性能要求。經(jīng)調(diào)研，國內(nèi)外的制造商均無滿足要求的產(chǎn)品且無制造此類材料的經(jīng)驗(yàn)。在這種情況下，安裝公司按照技術(shù)規(guī)格書的要求，專門委托有關(guān)廠家專門冶煉焊接材料。組織相關(guān)技術(shù)人員針對核級鈉系統(tǒng)不銹鋼管道的焊接工藝要求，就焊接過程中的難點(diǎn)和關(guān)鍵問題一一進(jìn)行了分析和研究，并最終提出了解決問題的方法。
除了高溫，為使液態(tài)鈉在系統(tǒng)中正常循環(huán)運(yùn)行，完成其作為冷卻劑的載熱功能，必須保證鈉的純度很高，因此要求鈉系統(tǒng)設(shè)備、管道和閥門的內(nèi)壁面必須保持很高的清潔度。一時間，極高的清潔度又成了制約工程速度的一個“攔路虎”：鈉回路不能用手觸摸，汗斑會造成腐蝕；焊接管道的時候工人要戴上手套；所有管道內(nèi)壁要用特質(zhì)的白布沾上丙酮反復(fù)擦拭，黑點(diǎn)、油污、鐵屑不能有，甚至環(huán)境造成的微塵和水汽污染也不能有；為保證潔凈，工人進(jìn)入現(xiàn)場要先更換新的工作服；地面全部要鋪上膠皮……此時，盡管大家對技術(shù)上的難度有了充分認(rèn)識，但對于如此“苛刻”的清潔度卻一時難以適應(yīng)。是啊，這里分明是鋼花飛濺的施工現(xiàn)場，怎么會有實(shí)驗(yàn)室一樣潔凈無瑕？但反應(yīng)堆的安全就在這一絲不茍的細(xì)節(jié)中。為了保證清潔度，鈉管道要用加丙酮的白布進(jìn)入，再從管道另一端拉出，白布上不能有臟的痕跡?！白疃嗟臅r候一根管道要拿白布拖上百遍，慢就慢在這兒了，這是在其他施工現(xiàn)場從沒碰到過的情況?！边@些對壓水堆核電站質(zhì)保體系了如指掌的安裝人員萬萬沒有想到，在這里，他們碰上了如此嚴(yán)格的質(zhì)保要求。
除了高溫、高清潔度，由于鈉的性質(zhì)極為活潑，遇空氣和水容易爆炸，為確保鈉與空氣和水的完全隔離，對涉鈉設(shè)備和管道的焊接質(zhì)量也要求極高。根據(jù)設(shè)計要求，對鈉工藝管道焊接工藝的要求是在ASME規(guī)范的基礎(chǔ)上，增添了RCCM規(guī)范要求及俄羅斯核功力裝置建造的要求，可以說，很多設(shè)計要求是在各個規(guī)范之中的最高要求，這給現(xiàn)場焊接帶來了許多技術(shù)上的難題：鈉系統(tǒng)雙層套管的安裝焊接、焊接接頭熔敷金屬含碳量的控制問題、焊接街頭晶間腐蝕及鈉腐蝕問題。這些對外行人來說晦澀難懂的問題，在安裝人員的眼里就是一座座亟待逾越的山峰。他們深知，千里長堤，潰于蟻穴，無論哪一個細(xì)小的問題得不到解決，都會給日后的安全埋下隱患。同時，為了確保質(zhì)量安全，業(yè)主和安裝公司都加大了過程控制的力度，如在管道的焊接中，規(guī)定一天只能焊一道焊口，一道焊口要焊六遍，前三遍焊完做質(zhì)檢，再焊三遍之后對焊縫進(jìn)行打磨處理;在焊接檢驗(yàn)中要求做到四個100％：100％的X射線，100％要做真空檢驗(yàn)，100％要做著色檢驗(yàn)，100％要做目視檢驗(yàn)……嚴(yán)格的質(zhì)量控制使焊接評片達(dá)到95%以上的一次合格率，這種精益求精的態(tài)度同樣為國內(nèi)第一座實(shí)驗(yàn)快堆筑起了一道安全的屏障。
在鈉系統(tǒng)的安裝過程中，中國實(shí)驗(yàn)快堆的現(xiàn)場安裝技術(shù)服務(wù)同樣也起到了非常關(guān)鍵的作用，伴隨這安裝的過程，一支隊(duì)伍也迅速成長了起來。說起中國實(shí)驗(yàn)快堆的回路設(shè)計，還有著一段曲折的經(jīng)歷?；芈返脑O(shè)計最初是由另外一家設(shè)計院設(shè)計，進(jìn)入安裝階段之后，由于資金等原因，設(shè)計方不能到現(xiàn)場提供技術(shù)服務(wù)。如果缺少了設(shè)計的配合，安裝恐怕寸步難行。怎么辦？自己干，缺少相關(guān)儲備；不干，工程難以繼續(xù)。在這種兩難的情況下，快堆的決策層做出了一個大膽的決定：自己干，把隊(duì)伍培養(yǎng)起來！于是，抽調(diào)相關(guān)人員，從購買軟件開始，從頭學(xué)起，通過幾年來現(xiàn)場的鍛煉，一支年輕的隊(duì)伍也迅速成長了起來。
在安裝的過程中，原來設(shè)計中的問題逐漸暴露：管道太過密集導(dǎo)致現(xiàn)場無法安裝，設(shè)備和管道之間發(fā)生沖突等。圍繞這些問題，專門成立了管道分析組，對原有的設(shè)計方案進(jìn)行了優(yōu)化。經(jīng)過變更的設(shè)計方案保障了安裝的順利進(jìn)行，比如在對501大廳鋼平臺的設(shè)計中，原有的設(shè)計方案中鋼的用量高達(dá)300多噸，實(shí)際現(xiàn)場的情況是如果按照這個方案，現(xiàn)場的鋼平臺密密麻麻，地面上連人行的通道都無法保證?；芈肥覐娜S模型入手，對原有的設(shè)計方案進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的設(shè)計方案鋼用量減少了一半，這些無疑都為安裝的順利推進(jìn)提供了保障。
轉(zhuǎn)運(yùn)室的安裝：跑贏時間
轉(zhuǎn)運(yùn)室是快堆換料系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是核燃料進(jìn)出堆容器的唯一通道，也是工程主線上的設(shè)備，它的安裝對工程的進(jìn)度有著直接的影響。同時，這一設(shè)備也是其他核電站沒有的，因?yàn)樵诜磻?yīng)堆里用過的燃料要在這個房間停留，所以對房間的要求很高，技術(shù)難度很大。中國實(shí)驗(yàn)快堆副總經(jīng)理李鵬輝說：“按照原有的合同和安裝計劃，轉(zhuǎn)運(yùn)室和清洗室由同一個廠家負(fù)責(zé)制造安裝。由于是自主創(chuàng)新的項(xiàng)目，在清洗室的制造安裝的過程中，廠家已經(jīng)感覺到了它的技術(shù)難度，單清洗室的安裝就用了近一年的時間。按照廠家的計劃，比清洗室更要復(fù)雜的轉(zhuǎn)運(yùn)室的安裝要一年多。如果按照這個時間節(jié)點(diǎn)，工程至少要拖后半年?！?/p>
問題又一次橫亙在前，對于這個“國字一號”的重大科學(xué)工程來說，它的成長注定不是個一帆風(fēng)順的過程，對此，參建者們有著充分的認(rèn)識和準(zhǔn)備。經(jīng)過從技術(shù)優(yōu)化和滿足現(xiàn)場進(jìn)度等多方縝密分析之后，中國實(shí)驗(yàn)快堆的領(lǐng)導(dǎo)層決定把轉(zhuǎn)運(yùn)室的安裝任務(wù)交給23公司！
“看過圖紙之后，在技術(shù)上是有把握的，唯一沒底的就是時間！”回憶起當(dāng)初的決定，23公司快堆項(xiàng)目部經(jīng)理劉棟國表示了當(dāng)時的擔(dān)心，但是此時的安裝公司在與業(yè)主多年的合作中，已經(jīng)達(dá)成了高度的默契，業(yè)主的需求就是他們的責(zé)任。盡管現(xiàn)場的施工任務(wù)緊張，但23公司還是欣然應(yīng)允。為了安裝工作的高效進(jìn)行，業(yè)主和安裝單位的工程管理技術(shù)人員多次討論優(yōu)化方案，同時為了加強(qiáng)現(xiàn)場協(xié)調(diào)，敦促安裝公司建立了總負(fù)責(zé)人制度，以促進(jìn)問題的及時解決。23公司也配合業(yè)主做了大量充分細(xì)致的前期準(zhǔn)備工作，對安裝過程中的零件、焊縫數(shù)量做了精確的統(tǒng)計，甚至就連焊接一塊不銹鋼板需要多長時間都做到心中有數(shù)，并在此基礎(chǔ)上編制了詳細(xì)的施工方案和專項(xiàng)計劃。
經(jīng)過周密的計劃和部署后，大家齊心協(xié)力，卯足了勁，開始了與時間的賽跑。高強(qiáng)度的工作使項(xiàng)目部不得不在用人上精挑細(xì)選，20多個焊工全是30歲以下身強(qiáng)力壯的小伙子。他們每天工作12個小時以上，在安裝的近四個月中沒有一天的休息日。由于安裝空間密閉狹小，煙霧很難排除，一次性口罩幾個小時要更換一次。焊工們開焊之后，人走在鋼板上腳都發(fā)燙，穿著厚厚的勞保鞋也無濟(jì)于事，只好把木方子墊在腳下，燙了，移個地兒接著焊。為了防止飛濺的焊花傷著眼睛，還要手持一塊木板保護(hù)自己……當(dāng)夜色降臨，諾大的501大廳里，唯獨(dú)這里好一派火熱的勞動場面！
經(jīng)過艱苦的努力，從2008年4月10日到7月28日，僅用了不到4個月的時間，轉(zhuǎn)運(yùn)室安裝完成。在此期間，安裝完成鋼結(jié)構(gòu)175.4噸；安裝大小零件約500多件；施焊焊縫總長約1100米，使用焊條近7噸；分19次澆鑄混凝土63立方米，23公司用實(shí)際行動為保障重大工程節(jié)點(diǎn)任務(wù)的完成立下了汗馬功勞！
電加熱絲和鈉泄露絲的安裝：細(xì)微之中見不凡
儀控電是反應(yīng)堆的神經(jīng)和大腦，對于鈉冷快堆而言，其特有的電加熱系統(tǒng)的設(shè)計更是增加了工程的難度。對于安裝公司來說，這樣的安裝也是頭一次。
電加熱絲安裝在鈉管道和設(shè)備上，每組有數(shù)支組成，并用點(diǎn)焊不銹鋼卡進(jìn)行固定。而在實(shí)際的操作中，有的房間由于管道密集，工人在施工時不得不趴在地上或采用體操般的動作進(jìn)行施工，每天工作10個小時以上。由于施工空間狹小，安裝完的電加熱絲冷端象刺一樣支棱在外，施工人員的臉上、手上時常被刮出一道道血印，工作服上到處是三角口，施工班長陳剛風(fēng)趣地說：“我干這個工程最大的收獲就是衣服破得多，臉和手破得多，支棱起來的加熱絲比鐵絲網(wǎng)還危險”。調(diào)侃的話盡管這樣說，但為了中國第一座實(shí)驗(yàn)快堆的早日建成，這些樸實(shí)的工人們在所不惜，義無反顧。
在對蒸發(fā)器和二回路主泵殼體進(jìn)行加熱絲安裝時，除了高空、交叉施工和酷暑帶來的困難，更困難的是由于設(shè)備材質(zhì)與其它設(shè)備不同，致使點(diǎn)焊槍無法將卡子點(diǎn)焊到設(shè)備上。因此，要根據(jù)設(shè)計要求將設(shè)備表面打光，但又不能傷害設(shè)備。電動工具利用不上，工人們只能采用笨方法：用砂紙一寸一寸地進(jìn)行打磨。為保證工期，兩個施工組加班加點(diǎn)，跟酷暑較勁，跟工期較勁，暗地里比進(jìn)度，由于打磨灰塵很大，每次下班大家的臉上就像畫上京劇臉譜一樣。
輻射監(jiān)測與防護(hù)設(shè)計是保證反應(yīng)堆放射性安全的重要環(huán)節(jié)，快堆所有的鈉管道和設(shè)備都需要安裝分布式鈉泄露絲，這是一種自制的新型儀表，同樣也沒有任何可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
鈉泄露絲一般長十幾米，制作時用兩根1毫米的不銹鋼針，然后用許多6毫米長的白色絕緣管一個個如同穿項(xiàng)鏈一樣將兩根不銹鋼絲穿在一起，制作非常煩瑣，稍有不慎，就要重新制作，因此要求工人的細(xì)心程度不亞于航天器的制造。在安裝中，泄露絲短路的問題一時間成為嚴(yán)重制約工程進(jìn)度的難題?？吹竭@種情況后，23公司電儀隊(duì)的隊(duì)長周廣輝憑著多年的施工經(jīng)驗(yàn)，想到了用校線試燈，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，一個小點(diǎn)子，花費(fèi)幾元錢就解決這一個困擾進(jìn)度的大問題。
安裝中，層出不窮的問題在考驗(yàn)著施工人員，而對中國實(shí)驗(yàn)快堆的設(shè)計人員和工程管理人員來說也不亞于一場無聲的戰(zhàn)爭。原子能院主管快堆工作的副院長萬鋼說：“核島安裝的過程是一個設(shè)計、安裝公司和業(yè)主之間的資源協(xié)調(diào)，并且隨時在進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)反饋互動的一個過程，同時也是一個技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)突破的過程。安裝的過程體現(xiàn)一個技術(shù)成長的過程，盡管走了一些彎路，吃了一些苦頭，但只有我們現(xiàn)在吃了這個苦，以后的路會走得更遠(yuǎn)更順，如果沒有這個過程，有些東西恐怕永遠(yuǎn)都學(xué)不到?！笔前?，中國實(shí)驗(yàn)快堆技術(shù)上的“新”決定了實(shí)施上的“難”，但也正是這些困難，鍛煉了一支快堆隊(duì)伍，正如23公司一位技術(shù)人員所說：“如果能把這個工程拿下來，你干任何工程都不會害怕！”正是艱難的磨礪，才使他們有了今天成竹在胸的自信和氣吞山河的魄力，而這無疑都將是一筆寶貴的財富。
今天，當(dāng)你步入反應(yīng)堆大廳，一定會為這里的壯觀所震撼：原本開闊空曠的大廳此時如雨后春筍般“長”出許多高高低低、大大小小的設(shè)備；如迷宮般的通道里安裝著數(shù)不清的管道和成千上萬組電纜線；壓力容器、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、裝卸料提升機(jī)、轉(zhuǎn)運(yùn)室、清洗室等重要設(shè)備如列隊(duì)的士兵嚴(yán)陣以待……它們都在期待著，中國第一座實(shí)驗(yàn)快堆并網(wǎng)發(fā)電的那一刻，也期待著中國的核能發(fā)展從此踏上一個新的征程。（董建麗）
