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四川华都:不懈创新打破国际垄断
发布时间:2015-01-21


  四川华都核设备制造有限公司是核能设备制造领域的一员新兵。2008年4月,瞄准国产三代压水堆控制棒驱动机构的研制生产,公司正式成立。几年来华都公司以“实现控制棒驱动机构批量化生产,成为知名核设备供应商”为目标,通过基础建设、科研攻关、人才培养和核安全文化培育,综合实力快速提升。2013年5月公司取得了控制棒驱动机构(CRDM)民用核安全设备制造许可证,现已形成年产2~3座百万千瓦级压水堆机组所需控制棒驱动机构的能力,成为“华龙一号”反应堆控制棒驱动机构的首家供应商。

  发力新型产品   专业做深做精

  2013年12月14日是华都公司发展史上的一个重要的日子。受国家能源局委托,中国机械工业联合会在这天召开了“百万千瓦压水堆核电站控制棒驱动机构(ML-B型)”产品鉴定会。会议专家组给出的鉴定意见是:“国内自主研发的ML-B型控制棒驱动机构实现了设计和制造的全面国产化,满足三代压水堆核电站的技术要求,性能指标达到了国际同类产品的先进水平,建议推广使用。”由此ML-B型成为具备核电工程应用资格的国产三代压水堆控制棒驱动机构。

  近年来,华都公司全力投入ML-B型控制棒驱动机构的研制与验证。这种新型机构原来是由中国核动力研究设计院设计开发并拥有专利,2011年该院以此专利权入股华都公司。为了使这一专利技术尽早转化为具备核电工程应用资格的实际产品,华都公司进行了几年艰苦的攻关,成功探索出了堆焊型钩爪批量化稳定生产关键技术、一体化密封壳对接焊与精密加工工艺、深长盲孔行程套管制造等一系列核心技术,并延伸出20余项配套的自主技术专利。2013年4月,全面国产化的ML-B型控制棒驱动机构工程样机研制完成,随后样机先后历经了650万步热态寿命试验、0.3g控制棒驱动线抗震试验、1500万步热态极限寿命试验和超过1200次的全程落棒试验,从而成为目前世界上可以确知的运行步数最高的压水堆控制棒驱动机构,也使ML-B型机构的设计成熟性、制造可靠性得以充分验证。

  完全国产化的三代ML-B型控制棒驱动机构已经成为华都公司的核心产品,近三年来公司还先后完成了二代改进型压水堆用ML-A型、ACP100模块式小堆用控制棒驱动机构、小堆用小型化控制棒驱动机构的制造,完成了磁阻马达型、直线电机型等多种类反应堆控制棒驱动机构的研制和试验,积累了宝贵的实践经验。目前公司正积极参与四代先进反应堆控制棒驱动机构的前沿研究,努力成为国内最为专业的反应堆控制棒驱动机构供货商。


  掌握核心技术   打破进口依赖 

  不懈的坚持和技术创新是企业核心产品与竞争力形成的主要途径。

  在压水堆控制棒驱动机构中,钩爪、连杆虽然重量很小但份量很大,绝对是核心零件。而堆焊型的钩爪、连杆一直不能国产化,也成为了第三代压水堆控制棒驱动机构自主出口的最大障碍。之所以长期以来此关键件必须进口,是因为其中的小孔堆焊工艺难以实现稳定的批量化生产。国内企业虽然多次科研立项攻关了近二十年,也做成过一些符合要求的零件,但始终没有解决合格率太低、不能形成稳定可靠的工艺技术来保证核电工程需要等问题。为了打破这种僵局,华都公司坚持掌握核心技术不动摇,在没有科研立项和经费支持的情况下,长期坚持自主投入开展研究。从三年前公司成立钩爪专题组至今,参与工作的近十位成员废寝忘食全情投入,试制的钩爪数量已超过1000个,研究花费超过500万元。功夫不负有心人,经过全工艺流程影响因素的长期反复排摸,华都公司逐步找到了制约批量化生产合格率提高的诸多因素。随着一个个因素被有效控制,华都公司自制钩爪的合格率从最初的1%起步,慢慢提升至接近国外水平并实现了稳定可靠的批量化生产,真正打破了该关键件必须依赖进口的局面。随着自制钩爪、连杆产品多批次通过420万步、650万步和1500万步的热态寿命考验及解剖检测,华都公司已全面掌握这一核心工艺技术,成为目前国内唯一具备钩爪、连杆自制资格并且产品经过极限运行考验的企业,也成为国内首家堆焊型钩爪、连杆产品实际应用于核电工程的厂家,为实现国产三代压水堆控制棒驱动机构自主出口扫清了全部障碍。


  把握行业规律   持续创新发展

  控制棒驱动机构性能提升是整个行业面对的共同课题。目前国际上压水堆控制棒驱动机构所采用的电磁线圈组件,其耐温等级最高只能达到260℃,而反应堆冷却剂温度约为310℃,因此堆顶的控制棒驱动机构群必须通风降温才能保证电磁线圈组件长期可靠工作。四川华都公司以“成为控制棒驱动机构最专业公司”为长期目标,针对行业内的共同课题进行深入研究并取得成效。分析世界上各型控制棒驱动机构,可见其电磁线圈的骨架均采用非金属材料以消除涡流对机构性能的影响,所以工程上多采用高分子材料骨架,但由此导致线圈绝缘结构的耐温等级难以提高;近年来也开展过陶瓷类材料骨架的科研,但都存在成型精度差、易碎且价格高昂等问题,没有实际应用价值。华都公司大胆突破常规,通过不断技术创新和反复验证,首次提出用金属材料制作电磁线圈骨架的方案,并找到了消除涡流影响的有效办法,从根本上解决了采用非金属材料骨架的弊端。公司现已开发出耐温等级400℃的绝缘结构,相应等级的电磁线圈组件实物正在进行控制棒驱动机构热态试验,相关技术的专利申请也已受理。可以预见这一创新技术推广之后,将使未来的压水堆不再需要控制棒驱动机构外部风冷系统,从而有效简化堆顶结构,进一步提高压水堆的可靠性和经济性。

  创新之路有赖于公司的战略远见和人才培养。华都公司虽然是行业新兵,但主要经营管理者都参与和组织领导过秦山一期、恰希玛、岭澳、秦山二期等工程的控制棒驱动机构研制与批产,对行业的发展理解深刻,所以方向把握准确,研发投入坚定不移。同时,公司还建立起有效的创新激励机制,积极培育关键岗位的技术骨干和质量管理人才。特别是对近几年入职的本科生、研究生给予充分锻炼的机会,有责任心、有学习能力的年轻人予以提拔重用,使公司形成了良好的创新发展氛围。

  创新发展中的四川华都核设备制造有限公司已经插上腾飞的翅膀,不仅获得了我国首次出口的百万千瓦压水堆控制棒驱动机构制造合同,而且在“华龙一号”中也抢得先机。可以预见,未来华都公司将以国产三代压水堆控制棒驱动机构为起点,全面实现控制棒驱动机构的国产化,向着“成为知名核设备供应商”的目标稳步前进。(原载《中国核工业》2014年第11期)
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