“空化”被稱(chēng)為水力機械的“癌癥”，是影響水泵使用壽命與性能的最關(guān)鍵因素之一。在“華龍一號”機組核電用泵國產(chǎn)化研發(fā)任務(wù)中，科研團隊綜合運用流體力學(xué)、流體機械原理、轉子動(dòng)力學(xué)等學(xué)科知識，解決了一系列“空化”技術(shù)難題。

　　日前，我國自主研發(fā)的第三代核電“華龍一號”，全球第四臺、海外第二臺機組——巴基斯坦卡拉奇K3機組通過(guò)臨時(shí)驗收。至此，“華龍一號”海外首個(gè)工程兩臺機組全面建成投產(chǎn)。

　　作為機組的關(guān)鍵核心設備之一, K3機組核電用泵實(shí)現了全部國產(chǎn)化，其中，江蘇大學(xué)核電用泵科研團隊參與了項目重要核級泵國產(chǎn)化任務(wù)，為“華龍一號”走出去貢獻了高校科研團隊力量。

　　核電用泵包括哪些泵，各自發(fā)揮著(zhù)什么作用？它們與普通的泵又有哪些不同？研制核電用泵要解決哪些技術(shù)難點(diǎn)？記者帶著(zhù)問(wèn)題走訪(fǎng)了江蘇大學(xué)核電用泵科研團隊。

　　核電站的“心臟”

　　“華龍一號”是我國核電走向世界的國家名片，是具有完全自主知識產(chǎn)權的三代壓水堆核電機組，滿(mǎn)足國際最高安全標準，已成為中國為世界貢獻的三代核電優(yōu)選方案。

　　卡拉奇K2/K3兩臺機組每年將為巴基斯坦提供清潔電力近200億度，相當于每年減少標準煤消耗624萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放1632萬(wàn)噸，對優(yōu)化巴基斯坦能源結構、推動(dòng)實(shí)現全球碳達峰碳中和目標和共同應對全球氣候危機具有重要意義。

　　自2006年起，江蘇大學(xué)核電用泵科研團隊與國內多家核電泵制造單位密切合作，承擔了第三代核電用泵國產(chǎn)化的技術(shù)研發(fā)任務(wù)，為核電用泵制造單位提供了技術(shù)支撐和智力支持。

　　據團隊負責人袁壽其研究員介紹，核電用泵包括核主泵、反應堆冷卻循環(huán)泵、輔助給水電動(dòng)泵、上充泵、海水循環(huán)泵、前貯槽泵、除氣塔疏水泵、乏燃料冷卻泵等。江蘇大學(xué)面向國家核電重大需求，主要從事第三代核電用泵水力基礎問(wèn)題研究、優(yōu)秀水力模型開(kāi)發(fā)、智能診斷與運維等方面工作。

　　“核電設備與常規設備相比，最重要的指標是安全和壽命，一般分為4個(gè)安全等級，其中核主泵位于安全殼內，安全等級最高。”團隊成員、江蘇大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院副院長(cháng)高波介紹說(shuō)，核主泵是用于驅動(dòng)冷卻劑在反應堆冷卻系統內循環(huán)流動(dòng)的泵。主泵位于核島心臟部位，用來(lái)將熱水泵入蒸發(fā)器轉換熱能，是核電運轉控制水循環(huán)的關(guān)鍵，屬于核電站的一級設備，要求具有絕對的可靠性。

　　過(guò)去，我國的核電站核主泵基本依賴(lài)進(jìn)口，其自主設計和制造是我國推進(jìn)核電自主化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

　　其他的核電用泵安全等級稍低，但是可靠性要求依舊很高。比如輔助給水電動(dòng)泵，它平時(shí)處于待機狀態(tài)，一旦蒸汽發(fā)生器主給水系統的任何一個(gè)環(huán)節發(fā)生故障，它就要立即啟動(dòng)，代替主給水泵及其系統進(jìn)行工作，排出反應堆芯剩余熱量，保證核電站的安全。

　　解決水力機械“癌癥”

　　在生活中，泵隨處可見(jiàn)，農田灌溉、石油化工、動(dòng)力工業(yè)、城市給排水等都會(huì )用到。在普通人眼里，泵無(wú)非就是葉輪、泵殼幾大件組成，是個(gè)傳統設備。

　　但是，關(guān)于泵的基礎科學(xué)研究一直沒(méi)有止步。高波告訴記者，江蘇大學(xué)流體機械及工程是國家重點(diǎn)學(xué)科，經(jīng)過(guò)近十年攻關(guān)，該校已建成高溫高壓試驗臺、水力模型四象限全特性試驗臺等專(zhuān)門(mén)針對核電用泵的試驗平臺，與中國核電工程有限公司共建核電泵及裝置智能診斷運維聯(lián)合實(shí)驗室。

　　“空化”被稱(chēng)為水力機械的“癌癥”，是影響水泵使用壽命與性能的最關(guān)鍵因素之一。袁壽其研究員介紹說(shuō)：“空化是液體流動(dòng)的一種特有現象，在水力機械設計中是必須考慮的重要因素之一。”

　　在“華龍一號”機組核電用泵國產(chǎn)化研發(fā)任務(wù)中，江蘇大學(xué)科研團隊解決了一系列“空化”技術(shù)難題。

　　“我們綜合運用流體力學(xué)、流體機械原理、轉子動(dòng)力學(xué)等學(xué)科知識，為制造廠(chǎng)家提供核電泵設計技術(shù)支撐。”高波介紹說(shuō)，其中要充分考慮核泵的特殊運行工況、效率、空化、振動(dòng)噪聲等難點(diǎn)。

　　2020年底，“華龍一號”機組進(jìn)入設備安裝調試階段，一臺輔助給水電動(dòng)泵因振動(dòng)問(wèn)題無(wú)法正常運行。“振動(dòng)的原因比較復雜，是一個(gè)系統性的問(wèn)題，如果振動(dòng)值超標，將影響電站調試運行進(jìn)度。”高波說(shuō)道。

　　為了盡快找到癥結，江蘇大學(xué)科研團隊與設備廠(chǎng)家、現場(chǎng)專(zhuān)家在線(xiàn)上遠程進(jìn)行問(wèn)題研討和排查，成功協(xié)助現場(chǎng)解決了設備振動(dòng)問(wèn)題，為核電機組反應堆臨界和并網(wǎng)發(fā)電工程建設提供了技術(shù)支持，受到中國中原對外工程有限公司等相關(guān)單位的高度認可。張 曄