临近春节,记者走进位于河北廊坊的中国核电工程廊坊研发基地。虽然基地里随处可见到在核电站十分常见的灰色外立面建筑,但这里并非核电站,也不发电。基地248亩土地上林立的百余个试验台架,就像一个个“实验工厂”,守护着核电安全运行。
“盘古”,不光名字霸气,还被推选为基地内的“劳模”台架——不是在做实验,就是在准备开展实验的路上。
作为我国自主三代核电,“华龙一号”开发了非能动安全壳热量导出系统(PCS),用于在核电厂发生严重事故工况时带出安全壳内的热量。对该系统的带热能力验证就是在“盘古”台架开展的。因为时间特别紧,虽然基地当时一片荒芜,工程人员还是蹚着泥路,顺利完成任务。
该台架足有八九层楼高,四周围着钢结构操作平台,中央是缩小的“华龙一号”的安全壳模型。
作为核电厂最后一道实体屏障,安全壳对保护人与环境免受放射性危害,具有至关重要的作用。
“‘盘古’台架的核心功能,是在核电厂假想的极低概率事件下,验证反应堆排放的热量能否被有效导出,以维持安全壳内的理想温度和压力条件。”姚迪告诉记者,该台架容积达到1010立方米,是世界上最大的安全壳热工水力试验装置之一。
在现场,记者见到了不少人正在钢结构操作平台忙碌。姚迪说,目前,台架正在进行升级改造,预计2月份将全面验证新型PCS,为“华龙一号”后续机型优化升级提供有力支持。
“盘古”旁边,是安全壳结构性能实验平台“玄武”。
“玄武”是中国《山海经》中的四大神兽之一。取名“玄武”,寓意坚固与可靠。与“盘古”不同,“玄武”主要用于安全壳结构包容能力研究,通俗地说,是验证事故发生后,安全壳对壳内高温、高压放射性物质的包容能力。
“玄武”身着灰白色外衣,是一个高约25米、直径约15米的筒状设备,头戴圆形穹顶“帽子”。
“‘玄武’以‘华龙一号’预应力混凝土安全壳为原型,按照1∶3.2的缩尺比进行设计,是目前世界上最大尺寸的安全壳结构试验模型。”姚迪告诉记者,“玄武”台架容积达到3500立方米。
借助“玄武”,姚迪和同事完成了国际上首次安全壳严重事故热压耦合试验,在试验过程中,安全壳承受了高达0.84兆帕的压力。这个数值为设计压力值的两倍,远超设计标准,对安全壳在极端条件下的安全性和可靠性进行了充分验证。
安装在“玄武”身体里的智能钢绞线。这也是“玄武”在智能化方面的探索。
“智能钢绞线技术结合了材料的承载和智能感知功能,既能承担结构载荷,又能实时感知安全壳的受力状态。”姚迪边说边演示智能钢绞线的工作原理,“通过采集和分析这些数据,我们可以对安全壳的状态进行实时研判,确保核电站的安全运行。”
春节后,工程人员将依托“玄武”,开展安全壳打压试验研究工作,分析不同升压速率对安全壳性能的影响,支持核电厂运维效率的提升。