川观新闻记者  张彧希

长度11米、最大直径65毫米,这个高高瘦瘦的家伙,叫做控制棒驱动机构,它在“华龙一号”上面,绝对是个小个头。然而,它却是反应堆最关键的设备之一。

控制棒驱动机构

如果说反应堆是核电站的“心脏”,那么控制棒驱动机构,就是这个“心脏”的“开关”。另一个生动的比喻是,它就好比汽车的油门和刹车。

控制棒驱动机构由棒位探测器组件、驱动杆行程套管组件、线圈组件、密封壳组件、钩爪组件、驱动杆组件和隔热套组件组成。从外观上看,它是一根长长的管子,它的作用,简单来说,就是抓起或放下控制棒组件,控制着反应堆的启动、运行和停堆。

热态寿命考验突破1500万步

别小看了它。在控制棒驱动机构领域,“四川造”已经做到了世界第一。而它的生产厂商,就在位于都江堰市的四川华都核设备制造有限公司。

11月25日,记者走进华都公司的生产车间,高精度数控机床正在对密封壳组件进行打磨。“这就是‘华龙一号’上面使用的密封壳,按照技术要求,它需要紧紧地插入压力容器顶盖的孔内,因此误差不能超过0.02毫米。”四川华都核设备制造有限公司总工程师朱清说,这个数字,还不到一根头发丝的1/2。

控制棒驱动机构

难点还不止于此。“驱动杆行程套管的深孔加工,要在一根长达4.2米、直径仅65毫米的管子上掏一个笔直的‘盲孔’,还要保持孔的内部光洁如桌面。”公司研发部部长王学良说,就这一项技术,公司经过了4年攻关,掌握了“独门秘籍”。

还有应用在“华龙一号”上的双齿钩爪。过去,由于仅有法国掌握了相关技术,3个小香蕉般大小的钩爪售价高达10万人民币。“难点在于小孔堆焊。”朱清说,制造钩爪需要把钴基合金一层层地焊接在奥氏体不锈钢上,其中出现一点点杂质、气孔都不行。目前,华都制造的钩爪,哪怕用专业的工业探伤设备看钩爪内部,都找不到一点焊接的痕迹,成本比从国外购买下降了60%。

在车间一角,有一个高达24米的综合实验台架,“华龙一号”控制棒驱动机构的世界纪录,就是在这里跑出的。“要满足核电站60年的设计寿命,必须检验驱动机构的可靠性和寿命极限。”朱清说,钩爪抓起或放下控制棒,并不是一抓到底,而是抓一下、放一下,一步一步地“爬”上“爬”下。按照技术要求,600万步就能满足核电站的运行需求,但它却“爬”出了1500万步的世界纪录,把“第二名”的800万步远远甩在身后。

“一分钟72步,步长15.875毫米,每步误差不能超过半根头发丝。”朱清说,整个试验过程,没有出现一次失误。

据了解,该控制棒驱动机构由中国核动力研究设计院与华都公司联合研制,核动力院专门成立技术支持小组,在初始设计、原理样机研制、优化设计、工程样机制造与实验验证等全过程为企业提供智力支持,打通了产学研深度融合路径。华都公司每年的技术研发投入在3000万元左右,在国内市场占有率达到70%以上,综合技术实力已居世界领先水平。(本文图片由中国核动力研究设计院提供)

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