田湾核电7号机组穹顶球带成功吊装
项目建设
2023-05-22
面朝黄海，背靠云台山，位于江苏省连云港市的田湾核电站是我国不可多得的沿海优良核电厂址之一，规划建设有8台百万千瓦级压水堆核电机组，6台已投入商业运行。5月19日上午10时39分，田湾核电7号机组穹顶球带成功吊装，标志着该机组从土建施工高峰全面转入安装阶段。
田湾核电站由中国核工业集团有限公司下属中国核能电力股份有限公司投资控股，是目前全球在运和在建总装机容量最大的核电基地。7、8号机组的建设者们坚持技术创新，尽全力打造出全球核电的“标杆工程”“精品工程”。
穹顶吊装相当于“在钢丝上行走”
田湾核电7、8号机组皆采用第三代核电技术，增强了机组应对严重事故和超基准设计事故的能力。其核反应堆厂房为双壳结构，穹顶吊装分为球带和球冠两个部分。根据场地条件，穹顶建设采用套装法，即在同一拼装场地上，球冠在球带内部进行拼装，球带和球冠分2次吊装。
“这次球带吊装可以说是国内穹顶吊装难度相当大的一次。除了自重达375.5吨的球带，还要同时吊起在球带内已安装好的、重达144.26吨的设备，包括16台穹顶非能动热交换器、44件贯穿件、4台氢气复合器等。”中国核工业华兴建设有限公司(以下简称“中核华兴”)田湾核电项目部项目副经理裴习平告诉记者，为了保证机组运行后的安全性，本次吊装落位后，球带和核岛厂房筒体的周长偏差不能超过2厘米，同一角度的半径偏差不能超过1厘米，“我们使用了间隙板、径向限位、环向限位等设备，以保证吊装精准性。”
在吊装前一天，本次起吊工作的总指挥、中核机械工程有限公司2000吨履带式起重机机长文欣向记者坦言，这次吊装的难度是自己从事吊装工作以来最难的一次。“最大的难度在于行走。这次起重机自身带载710吨超起配重，需要带载行走96.6米，是我从事吊装工作30年以来，吊机带载行走距离最长的一次。”这位获得过“全国技术能手”称号的机长告诉记者，由于场地限制，起重机的履带到路基箱边缘距离只有50厘米，相当于“在钢丝上行走”。该型号起重机的正常偏差为行走20米偏离20厘米，如何在风速和球带重力的影响下，保证起重机行走近百米的距离偏差控制在50厘米以内，是吊装面临的巨大考验。
吊装当天，文欣在早晨6点便与同事到达起重机就位，进行全车检查，查看油路是否漏油、电器原件是否渗漏、电路和仪表是否正常等情况。检查无误后，二人登上驾驶室就位。
7时19分，伴着一声鸣笛，2000吨履带式吊车用18根钢丝绳，缓缓将穹顶球带从地面吊至17米高，顺时针旋转17度，缓慢行走78.3米后，将球带抬高至下口距地面50.5米的高度，逆时针旋转180度后，行走18.3米，顺时针旋转54度，让球带正对核岛厂房安全壳钢衬里筒体，将球带缓缓放下5.9米，对齐角度后，平稳落于筒体顶部完成吊装，总用时3小时20分钟。
“整个起吊过程采用了起钩、旋转、带载行走、调整等一系列高精度动作，整个过程安全、有序、可控，吊装精度控制在毫米级。”结束起吊工作后，文欣笑着告诉记者，“吊顶很成功，可以说集齐了‘天时地利人和’三个要素。今天风和日丽，风速每秒不超过3米，满足吊装风速低于8.8米每秒的条件，2条履带行走所需的100米地基左右高度差为0，在地面指挥的精准调度下，行走偏差不到10厘米。”
在起重机行走过程中，地面测绘队伍也时刻监测行走路线和地基沉降情况。“球带上的设备对放置位置的精度要求非常高，我们预埋了精密工程控制网，同时在工地上布置了4个监测点安放全站型电子测距仪，时刻关注吊装过程中起重机的姿态、高度、旋转等过程，与塔吊实时联系，并监测地基承载力和沉降程度，保证吊顶安全。”中核华兴田湾核电项目部施工支持分部书记马明明说。
用自主研发的施工技术打造“标杆工程”
作为国家重点能源项目，田湾核电7、8号机组施工过程中，一直将高质量作为目标和追求。各施工单位坚持技术创新，不断探索和推广新工法，提升工程建设质效。
钢衬里是核电机组重要的保护措施，一座核电机组需要几千块钢板拼装成钢衬里。在传统的施工过程中，需要熟练的核级焊工将几万米焊缝一点点焊接完成，做到一丝气体也不漏。
由于7、8号机组堆型穹顶设计要求的特殊性，中核华兴在7号机组反应堆厂房钢衬里筒体立缝、穹顶钢衬里拼装焊缝中应用了激光智能跟踪MAG焊(熔化极活性气体保护电弧焊)技术。“筒体或弧形穹顶的钢衬里焊缝拼接过程比较复杂，我们自主研发出该项技术，并配套研发了带轨道爬行机器人。”中核华兴钢结构管理部副总工程师陈小华告诉记者，与传统的手工焊技术相比，该项技术具有焊接效率高、飞溅小、熔深大、质量稳定等优点，大大缩减了工期，也减少了人力投入，降低了工程成本。
“穹顶球带的焊缝总长度超千米，使用机器人自动焊接了983.9米焊缝，一次性X射线拍片合格率高达99.385%，这是传统手工焊接达不到的高质量。”陈小华介绍，以往的激光智能跟踪技术都需要依靠国外进口，在7号机组应用的这套激光智能跟踪MAG焊技术攻克了焊接防风、焊接工艺顺序、焊接辅助工装等难题，填补了激光智能跟踪MAG焊在钢衬里安装仰缝位置焊接的空白，实现了国内首创、国际领先，也为该技术在后续三代核电钢衬里焊接的推广奠定了基础。
在7、8号机组的施工建设中，大量应用了机器人技术。由于核岛通风系统焊接风管形式规格形式多样、制作工序复杂、焊接工程量大，为提质增效，中国核工业二三建设有限公司连云港项目部与中核设计焊接研究所共同研制了全系列风管预制自动焊机器人工作站。该工作站主要由3套焊接机器人焊接系统、5套焊接工装及配套激光视觉跟踪系统构成，可开展不同种类的自动焊接作业。机器人还首次采用一套焊接系统搭配两套工装夹具使用，可同时两侧错峰开展焊接作业，进一步提高焊接效率。“焊接过程稳定、质量可靠，效率较手工焊工艺提高了3倍。”该工作站有关负责同志说。
此外，在施工过程中，还优化了风管预制流水线等工艺，采用模块化施工技术，有效节省了反应堆厂房关键路径工期，通过BIM(建筑信息模型)技术模拟施工现场，提前发现和解决施工可能存在的问题，大大提升了施工质效。
建设安全高效可持续的核电机组
安全稳定运行是核电发展的关键。田湾核电7、8号机组建设团队始终坚持“安全第一、质量第一”，致力于建设安全高效可持续的核电机组。
在建设工地上，记者看到不少设备上贴有二维码。“为了实现安全风险辨识、隐患排查治理精细化管控，负责田湾核电建设和运营的江苏核电有限公司开发了工程安全双重预防信息化系统和手机APP。安全员可以用手机扫描项目建设现场安全隐患点或设备设施上张贴的二维码，根据系统内显示的定制化排查表单，对应条款逐一检查，发起线上整改流程后，便可完成排查。”田湾核电站7、8号机组安全员宋佳介绍，截至目前，项目共建立包含230多项具体风险对象、3000多条具体管控措施的信息化数据库，制定了各类标准化隐患排查电子表单400多张。
由于施工现场有多家建设单位参与，为了提高工地管理效率，江苏核电还开发出田湾核电站7、8号机组智慧工地管理平台。“这是中核集团核电项目首个智慧工地施工建设全周期、全方位的大数据库。用无人机航拍工地现场后，采用5G高速通信技术、AI视频智能分析技术、三维融合定位技术、高清视频监控和云存储技术等一系列科技手段，制作出三维设计图，实现对工地的实时监管。”江苏核电副总工程师庞跃武说。
进入施工现场作业的人员佩戴的安全帽以及车辆上都安装了芯片，智慧工地借助5G网络、北斗导航系统等技术，通过芯片了解现场施工人员和车辆的位置、详细身份、历史轨迹等信息。“可以与工地现场摄像头实时连接，查看施工现场作业的人数，还能根据工地现场环境监测设备上传到平台的空气温湿度、有毒有害气体等数据，随时跟进施工作业情况。”庞跃武说。
智慧工地将施工现场划分出79个安全网格化区域，配备安全网格化负责人。“通过各个网格内显示的基本信息，智慧工地管理人员可以在系统发出预警时，快速找到相应施工责任方，提高工作协同效率。”江苏核电安全工程师彭剑锋告诉记者，施工现场还布置了86台监控设备，根据自主研发的人工智能算法，可以抓拍未规范佩戴安全帽、抽烟等7种违章行为，现场的广播会自动提醒违章人员，并通过短信的形式将人员违章、施工隐患等信息发送至安全网格化负责人的手机上，同时智慧工地的后台也会记录这些信息。
“智慧工地还能弥补人员现场检查的缺漏。”彭剑锋介绍，2021年7月14日，连云港遭遇强降雨，智慧工地指挥中心值班人员根据现场监控摄像头传来的画面发现，有施工人员躲进了工地的某个洞内避雨，此时洞口水位快速涨高并向洞内倒灌。由于处置及时，10多名人员全部安全撤离，避免了淹溺险情的发生。
“安全是最大的品牌。”江苏核电有关负责同志介绍，正在建设的7、8号机组和已经投入运行的6台机组安全生产形势总体良好，综合历年检测结果，安全、质量、环保指标全面受控，核电站运行以来对周围环境未产生可察觉的影响。
据悉，田湾核电1至6号机组累计安全发电超过3700亿千瓦时，可供超过1亿户中国家庭使用1.5年，减排效益相当于新增种植超过10.2万公顷绿色森林。7、8号机组建成后，基地装机总量将超900万千瓦，每年可提供清洁电力超过700亿千瓦时，相当于每年减少二氧化碳排放5740万吨，对构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系，推动绿色低碳发展，实现碳达峰、碳中和战略目标发挥重要作用。(中国纪检监察报 记者 张驰)
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