2019年10月1日，在中華人民共和國成立70周年華誕的盛大典禮上，搭載著華龍一號(hào)模型的四川彩車從天安門前經(jīng)過。坐在電視機(jī)前的中核集團(tuán)華龍一號(hào)蒸汽發(fā)生器總設(shè)計(jì)師張富源激動(dòng)地說到：“快看，那就這是我們中國自主研發(fā)的華龍一號(hào)!”四川彩車上華龍一號(hào)四個(gè)鮮紅的大字格外醒目，吸引著全世界的目光。

“契合著國家‘一帶一路’的政策，我國自主研究設(shè)計(jì)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代核電站華龍一號(hào)應(yīng)運(yùn)而生。”談起華龍一號(hào)，從1997年一開始就直接參加了這個(gè)項(xiàng)目研究設(shè)計(jì)的張富源頗為自豪地說，華龍一號(hào)的皇冠上有一顆璀璨的明珠，它的名字叫“ZH-65型蒸汽發(fā)生器”。這顆明珠，承擔(dān)著打破國外壟斷，助力我國核電“走出去”的重任。

打破壟斷 從零開始

了解核電站的人都知道，“蒸汽發(fā)生器”是核電站不可缺少的主設(shè)備之一，是連接核電站一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)的樞紐。堆芯產(chǎn)生的高溫、高壓且?guī)Ц叻派湫缘姆磻?yīng)堆冷卻劑從蒸汽發(fā)生器內(nèi)的U形傳熱管中流過，加熱傳熱管外的水，產(chǎn)生濕度等符合設(shè)計(jì)要求的飽和水蒸汽，再被送去發(fā)電，所以它又被稱為“核鍋爐”。

蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由近萬個(gè)零件構(gòu)成，價(jià)格昂貴，每臺(tái)動(dòng)輒就近兩億元。在2007年以前，大型核電站的蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)技術(shù)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)都掌握在美國、法國等少數(shù)幾家設(shè)計(jì)公司手中。國內(nèi)百萬千瓦級(jí)核電站的蒸汽發(fā)生器都是外國公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的，不但價(jià)格昂貴，而且技術(shù)轉(zhuǎn)讓條款也十分苛刻，限制了我國核電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

“最初設(shè)計(jì)ACP1000(華龍一號(hào)的前身)的時(shí)候，也考慮過購買國外的蒸汽發(fā)生器技術(shù)，但是技術(shù)轉(zhuǎn)讓條款苛刻，使得我們無法接受。要打破技術(shù)瓶頸，促進(jìn)中國核電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，就必須進(jìn)行自主創(chuàng)新，掌握關(guān)鍵技術(shù)。”張富源說，要攻克核心技術(shù)、掌握關(guān)鍵技術(shù)，就得開展設(shè)計(jì)技術(shù)攻關(guān)。要打破外國公司的技術(shù)壟斷，獲得完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，就必須在技術(shù)上創(chuàng)新。到了2010年，中核集團(tuán)公司很有先見地提出了核電要“走出去”的發(fā)展思路。ACP1000要能出口，蒸汽發(fā)生器要能走出國門，就需要有“出身證”“路條”，技術(shù)自主研發(fā)的步伐更加的急迫。為解決這一“瓶頸”問題，以實(shí)際行動(dòng)落實(shí)集團(tuán)公司的發(fā)展戰(zhàn)略，核動(dòng)力院及時(shí)成立了院級(jí)“出口核電站蒸汽發(fā)生器自主設(shè)計(jì)攻關(guān)組”，由張富源掛帥，擔(dān)任院攻關(guān)組組長，兼專家組組長，全面主持技術(shù)攻關(guān)工作。

“ZH-65型蒸汽發(fā)生器”自主研發(fā)之路正式開啟。

攻堅(jiān)克難 自主創(chuàng)新

“當(dāng)時(shí)決定進(jìn)行蒸汽發(fā)生器自主研發(fā)的時(shí)候，條件很艱苦，沒有經(jīng)費(fèi)，也沒有試驗(yàn)設(shè)備，是院領(lǐng)導(dǎo)拍板，我們?cè)鹤曰I經(jīng)費(fèi)也要干起來。”說到當(dāng)時(shí)的科研條件，張富源感慨地說。除了經(jīng)費(fèi)不足外，更艱巨的一點(diǎn)是沒有試驗(yàn)裝置。但是有了院的大力支持，技術(shù)人員都充滿的激情和干勁兒。最終，通過到全國各地調(diào)研，在河南南陽石油開采油田建造了利用油田產(chǎn)高溫高壓蒸汽做熱源的國內(nèi)首個(gè)大型、技術(shù)先進(jìn)的汽水分離裝置和管子支承板熱態(tài)性能試驗(yàn)臺(tái)架，開始了“ZH-65型蒸汽發(fā)生器”的重要試驗(yàn)。

“那時(shí)候是冬天，河南下著大雪，我們團(tuán)隊(duì)就租了一個(gè)集裝箱當(dāng)宿舍，住在油田試驗(yàn)裝置旁邊，方便我們進(jìn)行試驗(yàn)。周圍什么都沒有，吃飯還得騎車到附近的小鎮(zhèn)才能買到。”張富源說，為了不耽誤油田正常的工作進(jìn)度，試驗(yàn)大多在半夜或雙休日進(jìn)行，以確保如期完成試驗(yàn)，取得關(guān)鍵試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

在“ZH-65型蒸汽發(fā)生器”研發(fā)過程中，有一大難點(diǎn)，就是傳熱管的研發(fā)。傳熱管是蒸汽發(fā)生器最關(guān)鍵的部件，每臺(tái)蒸汽發(fā)生器有5835根17.48×1.02(mm)規(guī)格的因科鎳爾合金U形傳熱管，總重約60噸。2012年以前，這種規(guī)格的傳熱管全靠進(jìn)口，費(fèi)用高達(dá)150萬元一噸。

“必須把用于華龍一號(hào)蒸汽發(fā)生器上的傳熱管靠我們自己搞出來!”這是張富源給攻關(guān)組定下的目標(biāo)。通過兩年的努力，團(tuán)隊(duì)研究設(shè)計(jì)出了能抗高溫高壓、耐腐蝕、傳熱性能好的傳熱管，造價(jià)降低了一半。

蒸汽發(fā)生器的自主化研發(fā)就是這么一步一步走過來的。

2015年，經(jīng)過5年不斷地研究、設(shè)計(jì)、修改和設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)，張富源帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員完成了“ZH—65型蒸汽發(fā)生器”自主設(shè)計(jì)技術(shù)攻關(guān)任務(wù)，獲得了該型蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)技術(shù)的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，拿到了技術(shù)出口的“通行證”。

“ZH—65型蒸汽發(fā)生器”高約21米、最“胖”的部位直徑約4.6米、體重365噸，通體亮白，設(shè)計(jì)人員都稱它為“大白”。

作為國內(nèi)第一款由中國核電人負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、第三代大型壓水堆核電站華龍一號(hào)專用的蒸汽發(fā)生器，“ZH—65型蒸汽發(fā)生器”達(dá)到并部分超過了國際第三代核電站蒸汽發(fā)生器的技術(shù)水平，被譽(yù)為華龍一號(hào)皇冠上的一顆璀璨明珠。

今后，這顆明珠也將被鑲嵌到華龍一號(hào)批量化工程中，繼續(xù)閃耀著光輝。