2018年3月15日，我國國產(chǎn)第三代核電華龍一號全球首堆福清5號機組堆內(nèi)構(gòu)件驗收暨交付大會在東海之濱舉行。車間大門緩緩打開，有“龍骨”美譽之稱的堆內(nèi)構(gòu)件在聚光燈前掀去神秘面紗，正式邁出了它在國產(chǎn)核電和關(guān)鍵設備研制舞臺上亮相的最美一步。

堆內(nèi)構(gòu)件流致振動試驗

而它的出生地，卻在四川。“華龍一號”福清5號機組堆內(nèi)構(gòu)件由中國核動力研究設計院負責研發(fā)設計，是我國第三代核電技術(shù)華龍一號關(guān)鍵設備大家庭中的重要一員。它滿足國內(nèi)和國際最先進的核電法規(guī)標準，具備完整自主知識產(chǎn)權(quán)。

別看它的名字平淡無奇，但在在核反應堆的所有設備里，堆內(nèi)構(gòu)件屬于關(guān)鍵中的關(guān)鍵。它為堆芯提供支承和定位，就好比“巨龍”軀體中的“骨骼”。

堆內(nèi)構(gòu)件位于反應堆一回路主設備壓力容器之中。10多米的高度和近200噸的重量，讓這副“龍骨”無比剛強堅實。整個核電運行的核心和動力源泉——核燃料組件，就安裝在堆內(nèi)構(gòu)件里。堆內(nèi)構(gòu)件小心翼翼地盛托起這個“心””，并為“心臟”上延伸出來的各條“血管”提供精準地連接和定位。

體積雖大，它卻是個不折不扣的“精密設備”。

堆內(nèi)構(gòu)件中，有兩塊直徑近4米的圓形板，板上有許多孔洞，177組燃料組件就要從這些孔洞中穿過，被牢牢地固定在堆內(nèi)構(gòu)件中。“每組燃料組件的尺寸為214*214毫米，每組的間隙僅為1毫米，按技術(shù)要求，其間的公差不能超過零點零幾毫米。”中國核動力研究設計院核動力設計研究所副所長曹銳說。

要在如此巨大的設備上保證頭發(fā)絲般細致的精度，如何做到?曹銳說，在構(gòu)件的加工上，除了各個環(huán)節(jié)對尺寸近乎嚴苛的把控之外，車間的溫度還必須恒定在20多攝氏度，“因為哪怕是冬天夏天不同的氣溫，都會讓構(gòu)件熱脹冷縮，產(chǎn)生幾毫米的誤差。”

不僅如此，設備安裝時，上下兩塊板之間相隔4米多的距離，要求孔與孔之間必須對齊。在4米多的距離上，兩個孔的對齊誤差不能超過0.25毫米，“上下的孔對齊，才能保證控制棒能夠順利插下來”，曹銳說。這樣才能讓核裂變反應“可控”，一旦控制棒不能順利插下來，將造成嚴重的核事故。

此外，堆芯的布置、材料的性能、制造的難度、與其他設備的接口、熱工水力的影響……這些都是堆內(nèi)構(gòu)件在研發(fā)過程中需要攻克的一道道難關(guān)。

“龍骨”的制造需要用到多種牌號、不同類別的金屬材料。為了給這些龐大的材料數(shù)據(jù)定“規(guī)則”、立“規(guī)矩”，每一份材料的力學要求、化學成分、金相檢驗等都必須有章可循;作為第三代核電技術(shù)，所有的堆芯測量裝置都從堆內(nèi)構(gòu)件的上方引入，密密麻麻的導管要在堆內(nèi)構(gòu)件上部不大的空間內(nèi)布置得井然有序、互不干涉，其難度堪比一臺復雜的外科手術(shù)。