2021年12月20日，全球首座具有第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站，華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程1號(hào)機(jī)組成功并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)成功實(shí)現(xiàn)了高溫氣冷堆核電技術(shù)的“中國(guó)引領(lǐng)”。

上海第一機(jī)床廠有限公司（以下簡(jiǎn)稱“上海一機(jī)床”）作為首座高溫氣冷堆核電站示范工程的重要參建單位之一，歷經(jīng)多年攻關(guān)，通過自主研發(fā)，先后攻克多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為整個(gè)項(xiàng)目順利建成提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

從上世紀(jì)七十年代開始進(jìn)入核電領(lǐng)域起，上海一機(jī)床已成為國(guó)內(nèi)發(fā)展歷史最久、交付業(yè)績(jī)最多、技術(shù)路線最廣、裝備能力最強(qiáng)、全球產(chǎn)能最大的專業(yè)從事核電站核島主設(shè)備——堆內(nèi)構(gòu)件、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和核燃料裝卸料系統(tǒng)制造的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。公司已成功實(shí)現(xiàn)了二代加、三代AP1000、EPR、華龍一號(hào)、國(guó)和一號(hào)及四代高溫氣冷堆核電主設(shè)備產(chǎn)品的批量化交付。

上海一機(jī)床最早從上世紀(jì)九十年代開始，與清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院合作，研發(fā)了10兆瓦高溫氣冷試驗(yàn)堆的金屬堆內(nèi)構(gòu)件設(shè)備，為掌握高溫氣冷堆在設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行方面的技術(shù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

高溫氣冷堆是具有第四代核電系統(tǒng)特征的先進(jìn)堆型，具有固有安全性、發(fā)電效率高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、用途廣泛等特點(diǎn)。上海一機(jī)床在高溫氣冷堆示范工程項(xiàng)目中主要承擔(dān)了金屬堆內(nèi)構(gòu)件、控制棒系統(tǒng)及吸收球系統(tǒng)三種關(guān)鍵設(shè)備的制造。

三種關(guān)鍵設(shè)備的制造過程無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)加以借鑒，面對(duì)全新的要求，在材料、加工、焊接、裝配、測(cè)量及試驗(yàn)等制造的各個(gè)環(huán)節(jié)中，需要進(jìn)行全新的技術(shù)攻關(guān)和開發(fā)，進(jìn)行新的驗(yàn)證和試驗(yàn)工作。

在設(shè)計(jì)方、業(yè)主方及總包方的大力支持下，上海一機(jī)床上下齊心，攻堅(jiān)克難，成功完成了三種主設(shè)備的制造技術(shù)攻關(guān)，并成功完成了產(chǎn)品交貨。

高溫氣冷堆示范工程金屬堆內(nèi)構(gòu)件設(shè)備

金屬堆內(nèi)構(gòu)件的制造

高溫堆金屬堆內(nèi)構(gòu)件在材料、制造要求等方面，均與常規(guī)壓水堆有較大區(qū)別，高溫堆金屬堆內(nèi)構(gòu)件總重約為常規(guī)壓水堆重量的2倍。金屬堆內(nèi)構(gòu)件的堆芯殼組件比壓水堆堆內(nèi)構(gòu)件的吊蘭筒體組件重量更大、尺寸更大、壁厚更??；筒體總高約為壓水堆的2倍，而主體壁厚卻僅為三分之二左右，因此在加工、焊接、裝配、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)整體制造能力提出了更高的要求。

針對(duì)高溫氣冷堆示范工程金屬堆內(nèi)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求，上海一機(jī)床在堆芯殼的整體制造方案、上下部精密裝配方案、堆芯殼底座的制造方案以及最終的運(yùn)輸方案等方面進(jìn)行了深入研究，自主開發(fā)了金屬堆內(nèi)構(gòu)件制造工藝技術(shù)和一系列工藝裝備，滿足了產(chǎn)品的制造及試驗(yàn)的要求，同時(shí)形成了一整套制造工藝。通過一系列自主化研究，上海一機(jī)床掌握了多項(xiàng)制造關(guān)鍵技術(shù)，取得了一系列的創(chuàng)新成果：

1）掌握了筒體焊接變形控制技術(shù)，開發(fā)了專用的分布式可調(diào)節(jié)筒體內(nèi)支撐裝置，研制了堆芯殼立式加工、焊接、熱處理一體式專用加工中心;通過焊接前的精確對(duì)中，焊接過程中的3D實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量、調(diào)整等關(guān)鍵技術(shù)，確保了焊后堆芯殼組件的精度。

2）掌握了筒體環(huán)段加工技術(shù)，自主研制了大型立式一體化專用加工中心和專用的可調(diào)式筒內(nèi)支撐裝置，開發(fā)了筒體環(huán)段高精度一站式加工、測(cè)量工藝方法。

3）掌握了下支承板的制造技術(shù)，研發(fā)了單件扇形板+組合拼接的“分體+整體輪廓控制加工體系”，開發(fā)了專用的“漸進(jìn)式切削”的加工工藝。

4）掌握了堆芯殼起吊、翻轉(zhuǎn)運(yùn)輸技術(shù)，創(chuàng)造性的研制了“起吊、翻轉(zhuǎn)、運(yùn)輸多工位、多用途的專用裝置”；使該裝置的使用范圍完整的覆蓋了從工廠分段制造至工地現(xiàn)場(chǎng)整體安裝的全部流程，創(chuàng)造性的集成了以往同類裝置的單一使用功能，整合了裝置使用模式，簡(jiǎn)化了使用方式，在減輕裝置總重量的同時(shí)，確保了筒體的最終精度。

金屬堆內(nèi)構(gòu)件制造技術(shù)研究被列為國(guó)家重大專項(xiàng)，已于2016年成功通過項(xiàng)目驗(yàn)收。2016年12月，金屬堆內(nèi)構(gòu)件的制造通過了中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)的科學(xué)技術(shù)成果鑒定，該設(shè)備的制造還獲得了中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)二等獎(jiǎng)。

控制棒系統(tǒng)的制造

與壓水堆的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不同，高溫堆的控制棒系統(tǒng)采用鏈條式驅(qū)動(dòng)的方式。面對(duì)首次制造鏈條式驅(qū)動(dòng)控制棒的挑戰(zhàn)，上海一機(jī)床與清華研發(fā)團(tuán)隊(duì)在研制過程中緊密配合，通力合作，從樣機(jī)開發(fā)到產(chǎn)品制造，通過廠內(nèi)的試驗(yàn)驗(yàn)證，一起掌握了棒位測(cè)量精度的調(diào)整、落棒時(shí)間的調(diào)整驗(yàn)證、雙繞組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在線切換功能的研制等關(guān)鍵制造技術(shù)，自主研發(fā)了控制棒系統(tǒng)的先進(jìn)制造與試驗(yàn)技術(shù)、專用裝備和測(cè)量技術(shù)，滿足了產(chǎn)品的制造及試驗(yàn)的要求，同時(shí)形成了一整套企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及制造工藝。通過對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的研究，上海一機(jī)床掌握了多項(xiàng)制造與試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)，取得了一系列的創(chuàng)新成果：

1)自主研發(fā)了高溫氣冷堆控制棒系統(tǒng)成套制造技術(shù),包括屏蔽密封筒異形模鍛和加工技術(shù)、上密封筒精密焊接技術(shù)、錐形封頭等密封面機(jī)器人自動(dòng)堆焊技術(shù)、高溫合金環(huán)鏈制造技術(shù)等，使加工組裝的各零部件尺寸精度均滿足上游圖紙和技術(shù)要求。

2)自主研制了控制棒系統(tǒng)整機(jī)裝配技術(shù)和專用裝備，包括永磁體安裝、渦流限速器安裝、小型測(cè)力裝置等，實(shí)現(xiàn)了控制棒系統(tǒng)整機(jī)的精密裝配，并申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。

3)自主設(shè)計(jì)開發(fā)了控制棒系統(tǒng)壓力邊界試驗(yàn)技術(shù)和整機(jī)性能試驗(yàn)技術(shù)和裝置，包括壓力試驗(yàn)回路系統(tǒng)、綜合性能試驗(yàn)裝置，并建立了整套控制棒系統(tǒng)水壓試驗(yàn)、氣壓密封試驗(yàn)及綜合性能試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范，各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

2019年12月，控制棒系統(tǒng)制造與試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)研究通過了中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)的科學(xué)成果鑒定。

高溫氣冷堆示范工程控制棒系統(tǒng)

吸收球系統(tǒng)的制造

從吸收球樣機(jī)研制開始，上海一機(jī)床就開始與清華大學(xué)核研院開展合作。吸收球系統(tǒng)作為高溫堆核電站中專有的關(guān)鍵設(shè)備，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、供料器等主要部件，在制造過程中，上海一機(jī)床與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)密切合作，完成設(shè)備的施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及優(yōu)化，在設(shè)備的試驗(yàn)過程中，一起協(xié)作掌握了步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器遠(yuǎn)距離通訊調(diào)試、射頻導(dǎo)納料位計(jì)的研制和試驗(yàn)、行程測(cè)量控制機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)驗(yàn)證等關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)高溫氣冷堆示范工程吸收球系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求，自主研發(fā)了吸收球系統(tǒng)的先進(jìn)制造、裝配及試驗(yàn)技術(shù)，滿足了產(chǎn)品的制造及試驗(yàn)的要求。通過對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的研究，上海一機(jī)床掌握了多項(xiàng)吸收球系統(tǒng)制造的關(guān)鍵技術(shù)，取得了一系列的創(chuàng)新成果：

1)自主研發(fā)了高溫氣冷堆吸收球系統(tǒng)成套制造技術(shù),包括貯球罐制造技術(shù)、供料器制造技術(shù)、貯球罐落球管組件制造技術(shù)等，使加工組裝的各零部件尺寸精度均滿足上游圖紙和技術(shù)要求。

2)開發(fā)了吸收球系統(tǒng)整機(jī)裝配技術(shù)，研制了專用安裝試驗(yàn)臺(tái)架，掌握了吸收球系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的精密裝配及試驗(yàn)技術(shù)。

高溫氣冷堆示范工程吸收球系統(tǒng)裝配

上海一機(jī)床通過金屬堆內(nèi)構(gòu)件、控制棒系統(tǒng)及吸收球系統(tǒng)的研制，成功掌握了該三種設(shè)備的關(guān)鍵制造技術(shù)，對(duì)后續(xù)高溫堆產(chǎn)業(yè)化建造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（作者：邢會(huì)平　李翔　郭寶超作者單位：上海第一機(jī)床廠有限公司）