2011年3月11日，一場(chǎng)特大地震襲擊了日本東北沿海，喪失冷卻的堆芯產(chǎn)生了大量可燃、易爆的氫氣，造成福島幾個(gè)機(jī)組接連爆炸，大量放射性物質(zhì)泄漏至環(huán)境中，嚴(yán)重威脅生命財(cái)產(chǎn)安全。

▲項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

氫氣緩解，迅速成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議要求新建核電機(jī)組必須能夠“從設(shè)計(jì)上實(shí)際消除大量放射性物質(zhì)釋放”。誰(shuí)來(lái)做？怎么做？面對(duì)這棘手的國(guó)際難題，來(lái)自上海核工程研究設(shè)計(jì)院股份有限公司（ 簡(jiǎn)稱上海核工院 ）的一群致力于氫氣安全研究的技術(shù)人員，勇敢擔(dān)起了時(shí)代的重?fù)?dān)。他們當(dāng)中，既有研究核電廠反應(yīng)堆安全、嚴(yán)重事故現(xiàn)象機(jī)理的，也有從事核電廠系統(tǒng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的；既有來(lái)自彩云之南的資深工程師，也有江南水鄉(xiāng)初出象牙塔的莘莘學(xué)子……盡管研究方向千差萬(wàn)別，盡管來(lái)自五湖四海，但有國(guó)家科技重大專項(xiàng)搭好的臺(tái)子，有嚴(yán)錦泉、史國(guó)寶兩位總師架好的梯子，有上海核工院數(shù)十年發(fā)展鋪好的路子，他們匯聚在一起，為了共同的目標(biāo)“解決非能動(dòng)核電廠氫氣安全的工程技術(shù)難題”，從分析體系、軟件研發(fā)，到設(shè)備研制的全過(guò)程，氫氣安全研發(fā)團(tuán)隊(duì)奮勇向前。

▲項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)技術(shù)交流

有了金剛鉆，為解決工程問(wèn)題奠定基礎(chǔ)

三維分析軟件，就是氫氣緩解分析中必不可少的利器。由于三代核電站增加了非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)（PCS），即利用先進(jìn)的非能動(dòng)技術(shù)，在水的重力以及空氣的自然循環(huán)作用下實(shí)現(xiàn)安全殼冷卻，而常規(guī)的商用氫氣分析軟件GASFLOW當(dāng)時(shí)還不具備較好模擬PCS的能力。軟件開發(fā)，成為了闖過(guò)第一關(guān)的必由之路。

盡管這是一片少有人涉及的荒境，但這群年輕人最不缺的，就是拼的精神、闖的勁頭、創(chuàng)的勇氣。他們從一篇篇文獻(xiàn)追根溯源，找到最準(zhǔn)確的關(guān)系式與適用范圍；將一行行公式計(jì)算推導(dǎo)，驗(yàn)證機(jī)理模型的可靠性；把一段段代碼敲進(jìn)電腦，編譯運(yùn)行、報(bào)錯(cuò)、修改、再編譯，反復(fù)循環(huán)……個(gè)人的力量終究是有限的，團(tuán)隊(duì)成員時(shí)不時(shí)會(huì)碰到無(wú)法解決的難題，于是氫氣安全研發(fā)團(tuán)隊(duì)定期組織組內(nèi)討論交流、集思廣益；踴躍參加國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)研討會(huì)，既認(rèn)真聆聽同行們最前沿的技術(shù)分享，也積極分享團(tuán)隊(duì)最新的研究成果，聽取不同的看法和觀點(diǎn)，開拓科研思路；不定期舉辦專家咨詢會(huì)，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外高校老師、制造廠商、行業(yè)專家等，虛心請(qǐng)教，明確下一步的改進(jìn)方向。他們是不囿于方寸之地的夏風(fēng)，勇猛地推開窗戶闖入軟件研發(fā)的天地，用數(shù)百次的暴風(fēng)雨，構(gòu)建出艷陽(yáng)天。

此外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)陸續(xù)開發(fā)了多層次的氫氣安全分析工具，包括氫氣爆炸分析程序和氫氣擴(kuò)散火焰分析程序，真正掌握了金剛鉆，為工程問(wèn)題的有效解決奠定基礎(chǔ)。

有了分析體系和優(yōu)化措施，成功解決工程問(wèn)題

掌握了軟件計(jì)算的能力，下一步便是要將其運(yùn)用在核電站氫氣風(fēng)險(xiǎn)分析中，開發(fā)出全方位的氫氣分析體系。

為了順利完成某項(xiàng)重要的節(jié)點(diǎn)，春節(jié)前夕，團(tuán)隊(duì)成員幾乎放棄了休假，依舊在辦公室充實(shí)地忙碌著，按照計(jì)劃，需要盡快確定內(nèi)置換料水箱的氫氣風(fēng)險(xiǎn)分析優(yōu)化方案。團(tuán)隊(duì)成員在研究中發(fā)現(xiàn)，即使點(diǎn)火器有效，內(nèi)置換料水箱內(nèi)仍可能存在氫氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)，問(wèn)題十分棘手?？値熣J(rèn)真聽取了大家前期的工作匯報(bào)，站在更高的層面指出方向，提出了可以從“引流”和“惰化”兩方面消除氫氣風(fēng)險(xiǎn)的觀點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)成員茅塞頓開，紛紛對(duì)新的方案展開討論探究，最終，一份完整的內(nèi)置換料水箱氫氣風(fēng)險(xiǎn)分析方案成稿。

在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提升CAP1400的安全性，團(tuán)隊(duì)成員在總師的指導(dǎo)下提出了CAP1400點(diǎn)火器和復(fù)合器聯(lián)合控制方案。通過(guò)研發(fā)道路上艱苦和持續(xù)的探索，研發(fā)團(tuán)隊(duì)最終建立了完善的分析體系并完成了措施優(yōu)化，為工程問(wèn)題的解決提供可行有效的方法，為提升非能動(dòng)核電廠的安全性添磚加瓦。

▲項(xiàng)目研發(fā)技術(shù)路線

有了高性能氫控設(shè)備，助力氫氣安全措施工程應(yīng)用

有了全面的氫氣分析體系研制出的優(yōu)化措施，如何落實(shí)成為了阻擋在勝利曙光前的最后一片云霧。非能動(dòng)核電廠缺少自主化的氫氣控制設(shè)備。在國(guó)家科技重大專項(xiàng)的支持下，上海核工院氫氣安全研發(fā)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)船舶第七一八研究所，開展自主化高性能氫控設(shè)備的研制。氫氣安全研發(fā)團(tuán)隊(duì)充分調(diào)研國(guó)外傳統(tǒng)的非能動(dòng)氫氣復(fù)合器，消化吸收其設(shè)計(jì)參數(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景，從設(shè)計(jì)要求、催化劑性能、催化盒結(jié)構(gòu)上開展優(yōu)化和改進(jìn)；在研制點(diǎn)火器時(shí)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)充分吸納了其他行業(yè)點(diǎn)火器和火工品的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從電熱絲材料、點(diǎn)火頭設(shè)計(jì)、填充材料、密封設(shè)計(jì)、絕緣設(shè)計(jì)等多個(gè)方面開展創(chuàng)新，數(shù)十次制造和測(cè)試，開展各類苛刻工況試驗(yàn)。

為了能夠全面跟進(jìn)設(shè)備研制過(guò)程可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)成員緊跟研制進(jìn)度。天道酬勤，團(tuán)隊(duì)成員們創(chuàng)新研制出了比國(guó)外設(shè)備單位消氫能力催化單元更少、消氫能力更強(qiáng)的新型非能動(dòng)復(fù)合器和可靠性更高的點(diǎn)火器。

為了驗(yàn)證氫控設(shè)備在嚴(yán)重事故下的可用性，研發(fā)團(tuán)隊(duì)模擬了嚴(yán)重事故下氫氣爆燃環(huán)境，國(guó)內(nèi)首次搭建了氫氣爆燃試驗(yàn)臺(tái)架，開展危險(xiǎn)系數(shù)極高的真實(shí)氫氣爆燃試驗(yàn)，驗(yàn)證氫控設(shè)備在氫氣爆燃環(huán)境下的可用性。

山高自有客行路，水深也有擺渡人，而上海核工院，便是嚴(yán)重事故氫氣安全的引路人。他們懷揣著“路雖遠(yuǎn)，行則將至”的志向，堅(jiān)定著“浮舟滄海，立馬昆侖”的決心，秉持著“功成不必在我，功成必定有我”的信念，歷經(jīng)10年的研發(fā)，全面掌握了氫氣安全研究的金剛鉆，健全了氫氣風(fēng)險(xiǎn)分析體系并實(shí)施緩解優(yōu)化，研制了氫控設(shè)備……2023年，上海核工院“非能動(dòng)核電廠氫氣緩解關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研發(fā)”獲中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。每一次顛覆性的創(chuàng)新研發(fā)都是氫氣安全研發(fā)團(tuán)隊(duì)的接力慢跑，是一代人甚至幾代人的持續(xù)努力，也許中途沒(méi)有鮮花和掌聲，但追光的人，終會(huì)光芒萬(wàn)丈！