近日,在湖北省武漢舉行的第八屆“創青春”中國青年創新創業大賽(科技創新專項)決賽中,航天晨光推送的“放射性廢樹脂屏蔽轉運技術研究及工程化應用”項目在創新組智能制造及其他類的項目比拼中脫穎而出,斬獲金獎。這項殊榮是對航天晨光在核廢料處理領域科技水平的認可,同時也是對航天晨光近年來在該領域辛勤耕耘所取得成績的肯定。
核廢料處理難題初顯現
放射性廢樹脂是核電站運行過程中產生的主要核廢料之一。傳統的核電技術中,放射性廢樹脂的轉運主要采用管道輸送的工藝,由于輸送管道設施復雜,一旦出現故障,維修十分困難,難以保障廢樹脂的及時輸送,影響反應堆的正常運行。
為解決上述問題,三代核電技術路線中采用車載轉運的方式取代了落后的管道輸送工藝——放射性廢樹脂屏蔽轉運裝置應運而生,其作用就是將核島產生的放射性廢樹脂安全轉運至核廢物處理設施進行后續處理。由于國外技術的先發優勢,國內福清、三門等核電廠只能采用進口設備轉運放射性廢樹脂。隨著我國具有完全自主知識產權的“華龍一號”三代核電機組的研發,實現廢樹脂轉運設備的自主可控,已成為制約我國核電技術發展的“卡脖子”問題之一。
爭做核廢料處理行業的“拓荒牛”
2013年,在老一輩工程師的帶領下,智能制造中心組成了老中青相結合的項目團隊,并就“水壓置換式放射性廢樹脂轉運工藝”與上海核工程研究設計院開展合作,對放射性廢樹脂轉運設備的設計、研制及性能等方面進行深入研究。在研制過程中,團隊充分發揮主觀能動性,從現有條件出發,克服種種困難,不斷開拓前行。

工廠的試驗車間條件惡劣,冬冷夏熱,冬天溫度低至-10攝氏度,夏天的溫度高達到40攝氏度以上。在轉運試驗中,樹脂經過轉運置換后的殘留值是體現試驗效果的關鍵參數,為了保證每次殘留值測量的準確性,團隊成員在零下的嚴冬里在鉆進冰冷的罐體中,將殘留的樹脂一點一點的掏出再測量。罐體每次只能供一人作業,老一代工程師們身先士卒,搶先進入罐體作業。為了避免在冬天罐體內待的時間太久,體溫過低,大家輪流進入作業,保證了殘留樹脂測量的準確性。
屏蔽罐體在制造過程中需要在制造現場往腔體夾層中灌注熔化狀態下的鉛水,以此作為做輻射防護層。但是在灌注過程中,需要時時刻對灌注速度等參數進行監測,同時需要觀察是否有夾渣、氣泡,否則會導致轉運裝置輻射防護要求達不到。為高質量完成鉛層的灌注任務,團隊成員冒著吸入有毒鉛蒸氣的危險,一直保持現場各項參數的監測,直到圓滿完成鉛層灌注任務。
反復摸索試驗方式,持續優化工藝流程,不斷調配最佳工藝參數……經過兩年的艱苦研制,項目團隊終于在2015年完成了第一代水壓置換式樣機的研制。樣機的屏蔽性能完全達到防護要求,樹脂卸載剩余率小于3%,大大優于國外6%的平均水平,成為國內首創。中國核能行業協會的院士專家也給出“該成果為國內首創,相關技術指標達到國外同類產品先進水平,具有良好的社會效益、經濟效益和應用推廣價值”的評價。
勤學“后浪”攻關技術難題
習近平總書記在黨的十九大報告中指出“中國夢是歷史的、現實的,也是未來的;是我們這一代的,更是青年一代的。中華民族偉大復興的中國夢終將在一代代青年的接力奮斗中變為現實。”今年4月19日在清華大學考察時更是指出當代青年“要勇于創新,深刻理解把握時代潮流和國家需要,敢為人先、敢于突破,以聰明才智貢獻國家,以開拓進取服務社會。要實學實干,腳踏實地、埋頭苦干,孜孜不倦、如饑似渴,在攀登知識高峰中追求卓越,在肩負時代重任時行勝于言,在真刀真槍的實干中成就一番事業。”智能制造中心的青年工程師們也在用實際行動響應習近平總書記對青年的寄語。

隨著“水壓置換式放射性廢樹脂轉運裝置”研制成功,項目團隊中的青年也迅速成長起來。王強、張景柳、孫強等中青年工程師逐漸扛起大旗,沈博、朱波逐漸有了獨當一面的能力。根據國內中核、國核不同三代核電機組的技術路線需要,項目團隊在水壓置換式樣機的基礎上不斷進行工藝改進,深化廢樹脂轉運技術研究。在隨后的幾年中,項目團隊相繼獨立開發了真空抽吸式、水力抽吸式轉運工藝,接連攻克放射性廢樹脂轉運流程設計技術、放射性屏蔽容器灌鉛工藝及檢測技術、樹脂裝載卸載自動化柔性對接技術等關鍵技術,獲得 “一種放射性廢樹脂屏蔽轉運方法及其轉運裝置”等4項發明專利、3項實用新型專利,完全滿足不同核電機組的技術要求,獲得了客戶的一致認可。
筑牢國家核安全基石
核工業是高科技戰略產業,是國家安全重要基石。習近平總書記在我國核工業創建60周年作出的重要指示中指出,幾代核工業人艱苦創業、開拓創新,推動我國核工業從無到有、從小到大,取得了世人矚目的成就,為國家安全和經濟建設做出了突出貢獻。
針對我國三代核電、四代核電越來越高的安全性和可靠性需求,智能制造研究中心在設備小型化、模塊化、智能化、處理工藝與設備一體化等方面積極開展技術研究,同時還確立了新一代核三廢處理裝備團隊的矩陣式管理模式。在矩陣式管理模式下,新一代核廢料轉運團隊建立了“4+1”的協同工作機制,即按人員專業類別設立負責工藝設計、仿真、MES、WMS軟件、物流、倉儲等技術的總體技術室;負責機器人、非標裝備設計、機電液控測應用技術的智能裝備技術室;負責工業視覺、工控軟件等技術的智能控制技術室;負責通訊、自組網、5G、RFID等技術的物聯網應用技術室和負責市場開發和配備5名技術專家的技術服務室。新一代的核三廢處理裝備團隊通過多科室、多學科、多技術融合,逐步開發了廢物最小化、無人化、無害化的技術路線,形成一套完整的核電廠址放射性廢物處理設施(SRTF)智能化解決方案,特別是放射性環境下廢棄物跟蹤和監控技術實現了國內首創,實現了核工裝備的自主可控、國產替代,對推進核工裝備產業發展、保障核能安全有重要意義。
目前,放射性廢樹脂屏蔽轉運系列產品及解決方案已在多個項目上成功應用,航天晨光成為目前國內市場上唯一供貨的廠家,并遠銷海外。實踐證明,公司產品可完全替代進口產品,產品定價僅為進口產品的60%左右。本產品的國產化還將大大提高售后服務保障水平,從根本上解決進口設備在技術服務、售后維護、備件采購等方面面臨的周期長、成本高的問題,打破了國外對核廢轉運產品的壟斷。
做好核廢行業的“掃地僧”
在金庸武俠小說里,曾把藏經閣里的“掃地僧”描寫成世外高人,在那個武林豪杰輩出的年代,一名不起眼的無名“掃地僧”武功造詣卻深不可測。在“大眾創業、萬眾創新”的今天,人工智能、大數據、物聯網造就了無數明星級技術團隊。然而在眾多明星行業之外,還有一些的技術團隊,在自己的領域默默耕耘,不為外人所知,但卻是各自業內一頂一的高手,他們用自己的青春與汗水推動著行業的進步。
航天晨光的核三廢處理裝備團隊目前已經由年輕人擔綱,后續他們將繼續深耕核廢處理領域,重點圍繞中低放射性廢物處理技術、核能的安全利用、核電站運行優化與自動控制。攻關方向主要包括先進核電站運行的安全性、經濟性和靈活性,以及運行的自動化、智能化、遠程化技術。在基于傳統放射性廢物處理工藝和關鍵技術基礎上,融合物聯網技術、大數據技術、在線監測技術、邊緣計算技術等核心技術,實現放射性廢物收集、處理、暫存、轉運、處置的全生命周期跟蹤管控。通過基于人工智能的機器視覺、機器人動態軌跡規劃、遠程操控和智能檢測等技術手段,解決傳統的效率低下、設備和廢料狀態模糊等問題,提高核電廠放射性廢物處理過程的智能化、無人化水平,提升核電廠安全保障服務能力,努力實現“安全核電”的理念,為客戶提供核廢轉運處理的全鏈路解決方案。
相信在不久的將來,項目團隊定會不負重托,努力推動我國核廢物處理領域向智能化方向發展,為核電提供個性化、智慧化的應用服務,為核電的可持續發展與應用服務迭代提供架構和數據支撐,助力中國核電騰飛,為世界核廢處理發展貢獻中國智慧。
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