艱苦卓絕 層層突破 中國核建書寫AP1000核電建造奇跡
文章來源：中國核工業建設集團公司 發布時間：2013-04-10
圖為AP1000三門核電項目主廠址全景。
正當我國即將迎來新一輪核電建設高潮之際，廣受核電業界矚目的世界首臺AP1000核電機組也正在中華大地上悄然生根，逐漸從圖紙轉化為現實。截至3月18日，我國AP1000核電依托項目4臺機組已累計完成144個里程碑節點中的72個，其中，首堆已完成36個里程碑節點中的20個。AP1000工程建造總體進展順利，安全、質量、進度可控。
AP1000作為世界第三代先進壓水堆，具有模塊化建造、工廠化預制、土建安裝平行施工、開頂法施工、主管道窄間隙自動焊接等施工特點。它是美國西屋電氣公司設計開發的1250兆瓦先進非能動型壓水堆。浙江三門與山東海陽核電項目是我國AP1000三代核電自主化依托項目，由素有中國核電建造主力軍之稱的中國核工業建設集團公司負責建造，其成員單位中核五公司負責施工總承包，中核二二、中核二四、中核中原建設、中核混凝土公司等單位共同參建。
世界首堆，意味著沒有示范堆和工程建設經驗可供借鑒，中國核建不得不“摸著石頭過河”，進而攻克一道道核電建造技術難題；世界首堆，意味著工程設計尚未達到完善的境地，同時還出現了圖紙滯后、設備制造與供貨不及時等等難題，中國核建只有“硬著頭皮上陣”， 在邊設計、邊制造、邊驗證、邊修改、邊施工的狀態下尋覓最佳路徑。此外，由于AP1000是從國外引進，中國核建還必須克服中外文化理念差異、管理方式不同等重重障礙，有時還要“放下身段當學生”，從先進經驗中汲取長處。在AP1000世界首堆的建造中，中國核建參建單位都經歷了從被質疑到獲得信任、從被動到主動、從坎坷到順暢、從差異到融合的過程。歷經五年艱辛，人們終于看到了AP1000首堆拔地而起的曙光。
從差異到融合
針對AP1000項目建造特點，中國核建創新管理，采取核電施工總承包模式、專業化施工，集聚成員單位的優勢力量，共同擔負起AP1000依托項目的建造重任。由于AP1000依托項目是由美國西屋公司設計并組織現場管理，文化的碰撞，理念的差異，管理方式的不同，使中國核建人在質保理念、安全文化、工程項目管理等方面走過了一條從差異到融合的道路。
浙江三門核電1號機組是全球首堆AP1000核電站，無疑具有“示范中的示范”作用，也是中外雙方最早碰撞出火花的施工場所。2010年，外方HSE經理要求核島現場所有模塊墻體和受限空間出入口必須設置一臺救援支架和設備，為此，在一月之內連續下發三封停工令，給現場施工帶來很大影響。施工總承包方則認為：現場的受限空間多達上百個，且每套只在應急情況下才會使用的救援設備都在萬元以上，如按外方要求執行，只會造成沒有必要的閑置。救援設備只需置于固定地點，緊急情況下方便拿取并投入救援即可。經多次與外方專家溝通協商，雙方最終達成共識，最后僅在首堆核島主出入口各設置一臺應急救援設備，足以滿足應急情況需要，同時也節約了成本。
針對大型模塊吊裝和高空焊接作業頻繁的特點，外方專家要求給每位焊工配備一臺重約800斤的焊塵凈化設備，并要求在現場推廣此設備。此項設備其實并不能有效地收集作業面煙塵，移動該設備還會給員工帶來安全隱患，現場并不實用。為此，中國核建現場人員經多次與外方HSE專家進行溝通交流，深入分析，制定并發布了《核島臨時通風方案》，只在各房間設置公用風機和風管，在反應堆廠房內安裝兩臺大功率軸流風機將焊塵統一排到反應堆廠房外，以保證滿足人身和現場文明施工要求。
實踐證明了方法的有效性。首堆項目從開工至今實現了“零事故”安全目標，運用金字塔式HSE管理模式，實現了現場安全文明施工管理科學化、規范化和標準化，并榮獲全國“AAA級安全文明標準化誠信工地”稱號。中國核建守住了安全這條核電建造的生命線。
與此同時，中國核建人也在向外方學習優秀的項目管理方法，特別是美國西屋PCI能源服務有限公司員工的敬業精神、按文件程序操作的執行力度，以及堅持班前兩分鐘安全與質量風險交流等做法。美國PCI產品經理Scott剛開始對有關單位的建造能力充滿質疑，但通過履行合同，質疑變成了信任，上升為尊重。2011年8月30日，在參加了AP1000主管道成果發布會后，Scott對中核五公司副總經理梁選翠說：“我很多年都沒感動過了，你們的行動讓我們心靈受到震撼，很受鼓舞！中核五公司這個主系統團隊感動到我了！真沒想到，在這么短的時間內，你們把我們做了很多年的事情全做出來了。”Scott還表示，很高興能與中核五公司合作，并相信主管道在未來施工中一定能取得成功！
從轉讓空白到攻克世界級難關
盡管AP1000首堆的設計與關鍵設備制造技術在引進中得到了轉讓，但在建造方面卻沒有一個技術轉讓包。要兌現依托項目實現自主化建造的承諾，中國核建依靠的是多年積累的核電建造管理經驗和技術成果。通過大膽創新、攻堅克難，中國核建走出了一條標準化設計、工廠化預制、模塊化施工、專業化管理、自主化建設的核電建造新路子。
（一）模塊化施工
AP1000核電站采用模塊化設計理念，土建與安裝平行施工，優化了傳統核電站先土建、后安裝的施工工藝，隨之而來的也是前所未見的難題。首堆的大型結構模塊共有七個。這些模塊尺寸大、重量大、形狀不規則，且就位環境復雜，精度要求高，難度大。為了適應新型建造的要求，中國核建人開動腦筋，在模塊組安裝的各個環節采取了有效控制方法，如模塊的防變形控制、DP點共線度控制、就位碰撞檢查控制，以此攻克了施工技術難關。通過多個現場同時施工等方法，不但提高了效率，還避免了核島安全質量風險與工期間銜接的矛盾。目前首堆大型模塊已全部成功安裝就位。中國核建模塊化施工也獲得了多項發明和實用新型專利。
（二）大型吊裝
AP1000超重件吊裝的件數與重量在核電建造史上堪稱史無前例。首堆500噸以上的大型超重件就達11件，兩個依托項目分別使用了國內最大的2600噸、3200噸履帶式起重機。首堆從開工至今已吊裝設備的總重量達16000噸。在大型吊裝中，中國核建人突破了吊裝測力調整、主設備翻轉吊裝等高端技術，獲多項國家實用新型專利和國家發明專利。
而就在最近3個月的時間里，首堆20多件核島建造核心設備、主設備大件吊裝全部完成。大件吊裝風險巨大，是一個系統工程。它考驗的是中國核建的技術準備能力、裝備能力、運輸能力、力學計算、輔助裝置等整個系統的協調能力；考驗的是中國核建對工程整體的管控能力；考驗的是中國核建成員單位的聯合作戰能力。吊裝的成功印證了中國核建在各個方面的強大實力。
（三）主設備研究安裝
2011年9月22日，首堆“心臟”——壓力容器成功吊裝就位。在此項施工中，中國核建人首次采用了呈正八邊形頂法蘭對反應堆壓力容器進行支撐的方式，頂法蘭的精度、平面度、尺寸及對環境的要求之高前所未有，這在國內壓水堆核電站中尚屬首次。中國核建通過自主研發與廠家合作，研制定位鉆孔方法，進行模擬實驗，不斷優化程序，終于攻下了這一世界性技術難關。
2012年12月20日，首堆A環蒸汽發生器成功吊裝就位。2013年1月22日，B環路主管道與蒸汽發生器順利組對成功，所有數據均滿足設計要求。蒸汽發生器是核電廠壓水堆動力裝置的關鍵設備之一，單件重654噸，比國內同類產品重近一倍。其吊裝技術要求之高、就位空間之小、成品保護任務之重，皆考驗著中國核建敢啃“硬骨頭”的攻堅能力。中國核建人與設計團隊深入溝通，精心論證、優化方案，研制專用工裝，通過反復調試和現場精心組織、精細施工，終于創造了又一個奇跡。
主管道施工技術是AP1000建造中最難攻克的核心技術之一。主管道連接反應堆壓力容器、蒸汽發生器、反應堆冷卻劑泵三大核心設備，其本身也是關鍵路徑上的核一級設備，全部采用窄間隙焊接技術，施工的成敗直接關系到AP1000能否建成。由于此次主管道首次采用國內制造、整體鍛造、整體彎制的供貨方式，這給工程建設帶來了不確定的風險。為確保首堆現場施工順利進行，中國核建首先開始主管道安裝模擬技術研究，樹立“以我為主，掌握核心技術，外方支持”的工作思路，積極與外方進行技術支持合作，引進了先進的設備、儀器和方法。經過近兩年艱辛攻關，掌握了激光跟蹤測量及3D建模擬合技術、現場數控坡口精確加工技術、冷熱段同時組對技術、遠程控制窄間隙焊接等關鍵技術，形成了豐碩研究成果，在掌握一系列先進技術的基礎上實現了高精度、高質量、高效率的主管道安裝施工
2013年1月29日，首堆鋼制安全殼頂封頭吊裝就位順利完成，標志著壓力容器、蒸發器、環吊、一體化頂蓋等十幾件主系統設備全部引入。首堆重大設備安裝基本結束。
（四）土建技術攻關
AP1000核島底板采取一次性澆筑技術，首堆核島底板為大體積混凝土工程，屬于超長薄型，在核電建造史上尚屬首例。針對施工難點，中核二二在施工前，根據采取的施工方法、裂縫控制技術措施和已知施工條件，通過嚴格方案論證、精細施工策劃，使首堆核島底板大體積混凝土施工取得了良好效果，創造了國內核島最長最寬底板一次澆筑紀錄，最終未出現有害裂縫，完全符合設計要求。
從建造實踐到反促設計優化
AP1000的設計圖紙是在三門核電1號機組上首次進入工程實踐的。怎樣讓AP1000告別圖紙時代？怎樣通過首堆建造使AP1000設計更優化、更完善？中國核建人積極主動爭取不斷從源頭上去提升、完善設計，控制質量、技術風險源，并在實踐中一一驗證解決，為世界AP1000核電站的未來建設鋪平了道路。
2012年11月30日，首堆蒸發器本體與主動旋轉裝置滾輪接觸部位出現明顯壓痕，現場管理和作業人員立即停止作業，中外雙方組織查找原因，復核，確認操作與設計要求相符。測量隊報告指出了問題所在并提出了有效建議，但外方公司還是堅持根據自己第二次變更的設計再次起吊，結果現場檢查發現比調整前還要嚴重，吊裝作業只好再次叫停。中核五公司與外方進行了多次溝通，結果按其建議變更了設計。此后吊裝時再未出現壓痕。
按照外方公司提供的混凝土初版技術規格書中的設計要求，施工中需配置7臺混凝土攪拌機組。中核混凝土公司在不影響混凝土質量的情況下，成功對混凝土攪拌時間進行了有效變更，經過與外方多次溝通協商，爭取到了用3臺攪拌機組即可滿足規格書的要求。此舉共降低攪拌站建設成本約2000余萬元。
在首堆建造中，中國核建人還爭取優化了完善入模溫度設計變更、取消CI/BOP膨脹劑和纖維的使用等數十項設計，并在實踐中得到充分驗證。
AP1000核電建造任重道遠。而執著的砥礪正激勵著中國核建向著具有國際競爭力的世界一流企業目標奮勇前行！
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