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FEM|《工程管理前沿》焦点报道：超级工程 “华龙一号”全球首堆示范工程技术与管理创新 |
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论文标题： (超级工程 “华龙一号”全球首堆示范工程技术与管理创新)
期刊：
作者：Ji XING, Tianlei ZHEN, Hang YU, Yanling ZHENG
发表时间： 15 Apr 2021
DOI：
微信链接：
编者荐语：
《前沿》系列之《工程管理前沿》热点报道
作者：邢继，甄天雷，于航，郑艳玲
单位：明升官网核电工程有限公司
引用：
Ji XING, Tianlei ZHEN, Hang YU, Yanling ZHENG. Technology and management innovation of the first-of-a-kind (FOAK) demonstration project—HPR1000. Frontiers of Engineering Management, 2021, 8(3): 471–475
文章链接：
建设单位：福建福清核电有限公司
总承包单位：明升官网核电工程有限公司，负责工程设计、设备采购、工程建设、调试和试运行；明升官网核动力研究设计院，负责核反应堆及一回路系统设计；华东电力研究设计院，负责常规岛及常规岛BOP设计。
施工单位：明升官网核工业二四建设有限公司、明升官网核工业二三建设有限公司、明升官网核工业第五建设有限公司等。
监理单位：中核咨询工程有限公司
1 工程概况
“华龙一号”是我国核工业60年来坚持自主创新的成果，是以30年核电科研、设计、制造、建造和运行经验为基础，汲取世界先进核电理念及历次核事故反馈，完成100余项科研课题，最终形成的具有完全自主知识产权的百万千瓦级三代核电技术。“华龙一号”在安全、经济和性能指标上达到或超过了国际三代核电用户要求，使我国一跃进入了核电技术先进国家行列。 “华龙一号”全球首堆示范工程——福建福清核电厂5、6号机组，位于福建省福清市三山镇前薛村的岐尾山前沿。福清5号机组从2015年5月7日开工建设，到2021年1月30日正式投入商运，创造了世界三代核电机组首堆建设的最佳业绩。该工程包括350多个系统，80多个子项，出版施工图纸113517张，超过10万人参与工程建设。 “华龙一号”品牌申请国内专利716件，国际专利65件，海外商标200余件，软件著作权125项，核心科研手机版1500余篇，覆盖了设计、燃料、设备、建造、运行、维护等领域，形成了完整的知识产权体系，满足全面参与国际市场竞争的要求。“华龙一号”目前在国内外已开工建设11台机组，是当前接受度最高的三代核电机型之一，是新的“国家名片”。
图1. “华龙一号”全球首堆示范工程全景
表1. “华龙一号”电厂主要设计参数
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参数名称
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单位
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参数
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反应堆堆芯额定功率
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MWt
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3050
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设计寿命
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年
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60
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换料周期
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月
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18
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机组额定功率
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MWe
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≥1100
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燃料组件个数
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个
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177
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电厂可利用率
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%
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≥90
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极限安全地震（SL-2）
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g
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0.3
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电厂布置
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单堆
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电厂运行方式
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负荷跟踪（Mode G）
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堆芯损坏频率（CDF）
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/堆·年
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< 1×10-6
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大量放射性物质释放至环境的频率（LRF）
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/堆·年
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< 1×10-7
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职业辐照剂量
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人·Sv/堆·年
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< 1
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操纵员不干预时间
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分钟
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30
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电厂自治时间
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小时
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72
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2 技术创新
“华龙一号”实现了多项重大技术创新，全面平衡地贯彻了核安全纵深防御设计原则和设计可靠性原则，创新性地提出“能动+非能动”相结合的安全设计方案，以可有效应对动力源丧失工况的非能动安全系统作为高效、成熟、可靠的能动安全系统的补充。“华龙一号”具有完善的严重事故预防和缓解措施，堆芯损坏和大量放射性释放两个概率安全指标比最新安全法规规定的限值缩小一个数量级，其总体技术性能达到了国际三代核电技术的先进水平。
2.1 独创的“明升官网芯” “华龙一号”反应堆堆芯采用具有完全自主知识产权的177组燃料组件，相对以往核电技术采用的法国157堆芯，在提高堆芯输出功率的同时，大幅度降低了堆芯平均线功率密度，既增加了核电厂的发电能力又提高了核电运行的安全裕量。177堆芯的成功研制是“华龙一号”走向世界的重要保障，也能够带动我国整个核电明升链的发展，跻身世界前列。
图2. 燃料装载
2.2 “能动+非能动”安全设计特征 “华龙一号”独创性地采用了能动与非能动相结合的安全设计理念，增设了非能动应急堆芯冷却系统、非能动二次侧堆芯余热导出系统、非能动堆腔淹没冷却系统和非能动安全壳热量导出系统，既保留了能动系统成熟、高效的特点，又充分利用了非能动系统基于自然循环、重力及无需电源的固有特性，提高了安全措施的先进性和可靠性。新增非能动系统均进行了试验验证，在保证堆芯冷却、保正压力容器完整性和安全壳完整性上，均提供了多样化的安全手段，强化了电厂纵深防御，显著提升了核电厂安全性。
图3. “华龙一号”安全壳综合试验装置
2.3 创新的核岛与安全壳设计 “华龙一号”核岛设计地面最大加速度采用0.3g，全面提升抗震能力；采用单堆设计，可减少机组间相互影响，降低火灾、水淹等带来的安全系统共模失效问题，并提高厂址选择灵活性；反应堆厂房采用双层安全壳设计，为放射性物质的包容提供了额外屏障，强化了反应堆对于外部灾害的抵御能力；核岛关键厂房外墙采用抗大飞机撞击设计，可以确保反应堆的安全性。
图4. “华龙一号”电厂核岛三维模型
2.4 自主化的CF3燃料组件通过“华龙一号”成功研发CF3燃料组件技术。燃料包壳采用具有自主知识产权的N36先进锆合金，具有优良的热工水力性能和机械性能，完全满足18个月甚至更长换料周期的高燃耗要求，满足0.3g抗震要求，也可兼容国内二代改进型核电机组的堆芯结构。
2.5 创建自主核电标准体系 依托首堆示范工程，“华龙一号”自主创建了一套涵盖核电厂全明升m88周期（通用基础、前期工作、核电设计、设备制造、建造、调试、运行、退役）的压水堆核电标准体系，形成了一批与国际水平相当的核电国家标准、行业标准，可完全满足“华龙一号”国内批量化建设和出口需要。 2020年10月26日，国际标准《压水堆核电厂一回路冷却剂系统设备和管道保温层设计规范》正式发布，该标准是我国首项核电国际标准，也是核领域首项ISO标准，其发布标志着我国自主核电技术进一步获得国际认可。
2.6 推进数字化核电建设 “华龙一号”研发阶段自主开发了一批设计与分析软件，包括核电设计与分析软件包NESTOR（涵盖了核反应堆物理设计、屏蔽与源项设计、热工水力与安全分析、燃料元件相关设计、设备与系统相关设计等关键核心领域）、严重事故管理导则智能辅助决策系统、堆芯损伤评价系统、核级管道力学计算核心软件（CNPIPE）、LBB技术专用软件等，共形成软件著作权125项。 “华龙一号”首堆示范积极推行数字化、智能化变革，实现了基于“互联网+BIM”的跨地域数字化协同设计与虚拟建造，实现了管理信息系统对设计、采购、施工、调试全业务领域以及进度、质量、安全、成本全管理维度的全面覆盖，开展了移动技术、人脸识别技术、高性能计算平台等IT新技术的试点应用，为后续智慧核工程建设奠定了技术基础。
图5. “华龙一号”首堆穹顶吊装
3 管理创新
作为一项复杂的超级工程，面临极大的管理挑战，示范工程创新性应用基于系统工程理论的项目管理方法，搭建起了工程EPCS总承包一体化管理平台，以“小核心、大协作”统筹协调，整体推进全明升链自主创新发展；以设计引领全局，以计划协调一体，以风险驱动管理，实现了EPCS系统集成与高效协同 。
图6. “华龙一号”首堆首次装料完成
3.1 “小核心、大协作”整合明升链资源 示范工程搭建了全球化的政产学研用协同创新研发平台。在型号研发上，联合了国内17家高校与研究院所，国外有14家企业与大学参与，签署科研合作协议上百项，有效整合了技术资源。在装备研发与制造上，充分利用了我国成熟的核电装备制造体系，联合58家国有企业，联动140余家民营企业，共同突破411台核心装备的国产化。设备供货厂家分布全国各地，多达5300余家，为示范工程提供了共计7万多台套设备，核心设备的“明升官网造”带动了国内高端设备的整体研发和制造水平的提升。
3.2 EPCS系统集成与高效协同 示范工程应用一体化进度计划，多层次协调，跨单位、多专业联合专项组等管理机制，充分发挥EPCS工程总承包模式在整体推进、提升效率方面的一体化协同优势。应用沙盘推演、全面风险管理、TOP10重大风险管控，以风险驱动业务，实现全员参与、全领域覆盖、全过程防控，增强风险综合防范能力。
3.3 全明升m88周期管理提升 示范工程注重增强管理流程系统性，持续对标先进，不断提升管理水平。建立了一体化知识产权管理与研发设计体系及“互联网+”核能一体化三维协同研发设计平台；实施了大宗材料一体化管理、DCS提资链(网)管理、三新设备样机鉴定、设备供货商履约评价等管理优化；推进区域化管理、系统导向专项管理、日工作计划管理等施工良好实践；组织调试提前介入，有效整合安装、调试资源；应用蒙特卡洛风险量化分析法、施工效率法进行工期分析，应用挣值技术进行项目绩效评价、完工成本预测、建安合同支付。
4 结语
“华龙一号”全球首堆示范工程福清5号机组正式投入商运，标志着我国打破了国外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列，对我国实现由核电大国向核电强国的跨越具有重要意义，也进一步增强了“一带一路”沿线国家对“华龙一号”的信心。“华龙一号”品牌对提升我国核电行业竞争力、优化能源结构、实现“碳达峰”“碳中和”战略目标、助力国内国际双循环新发展格局的建成具有重要意义。
Frontiers of Engineering Management《工程管理前沿》（英文刊）
Yong LI (李勇)
Huiwen DONG (董惠文）
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Linan ZHANG（张丽南）
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《前沿》系列英文学术期刊
由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础明升体育app、明升m88明升体育app、工程技术和人文社会明升体育app四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中13种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。
高等教育出版社入选“明升官网科技期刊卓越行动计划”集群化项目。Frontier系列期刊中：13种被SCI收录；1种被A&HCI收录；6种被Ei收录；2种被MEDLINE收录；11种明升官网科技核心期刊；16种被CSCD收录。
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