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尼日利亚微堆低浓化团队:西非大地上的这群中国青年
文章来源:中国原子能科学研究院 日期:2019年08月06日

  今年3月,来自欧亚非美等几十个国家共计250多人齐聚约旦安曼,参加一年一度的欧洲研究堆会议。开幕式上,美国能源部负责研究堆低浓化项目的官员Christopher Landers介绍了尼日利亚微堆改造的重要意义,并且专门强调了中方团队在这次低浓化改造项目中所发挥的技术支持作用,其中谈到“Dr. Li is here!”

  Christopher Landers口中的“Dr. Li”就是原子能院微型反应堆(以下简称微堆)研究室主任李义国。2018年10月,李义国带领着原子能院微堆团队前往尼日利亚开展低浓化改造工作。短短两个月,这支10人的团队完成了在尼现场所有的试验工作,顺利践行了2016年核安全峰会上,习近平主席答应帮助尼日利亚进行微堆低浓化转化的承诺。也正是因为这项任务的圆满完成,这支团队获得了中核集团20172018年度“青年文明号”的称号。

  践行大国承诺,低浓化改造迫在眉睫

  1989年起,中国先后向巴基斯坦、伊朗、加纳、叙利亚、尼日利亚出口了微型反应堆,这些微堆采用高浓铀作为燃料。近些年,为了符合核不扩散的国际政策,也为了利于微堆在国内外推广,2010年9月,原子能院正式开始进行微堆低浓化工作。2016年3月,原子能院微堆低浓化研究团队在完成我国第一座微堆——原型微堆低浓化改造后,又前往加纳,于2017年8月完成了加纳微堆的低浓化改造工作。

  在原型微堆和加纳微堆成功改造的经验之上,尼日利亚微堆低浓化也被提上日程。早在2018年5月份,微堆低浓化团队已经根据尼日利亚微堆现场,在国内按照1:1比例组装燃料元件,在原子能院完成了模拟零功率实验,实验报告也得到了中尼双方认可。然而真正赴现场调试之时,却发现尼日利亚微堆改造之行远比想象之中复杂。

  当时由于尼日利亚国内局势动荡,低浓化改造项目又迫在眉睫,但参与此项目的国家和国际原子能机构却始终无法敲定最终方案。作为项目参与方的美国坚持高浓铀卸出装入容器后立即启运。由于高浓铀卸出后的外运工作需经多个国家及关卡的层层批复,耗时太长,而当时低浓铀装料和调试工作已准备就绪,若要等待外运工作完成后再开展调试工作,将会延后至少半年的工期。

  针对尼日利亚此次特殊态势,作为微堆团队项目负责人,李义国提出“低浓铀和高浓铀双线并行工作”的项目方案,即做高浓铀卸出及乏燃料外运准备工作的同时,在尼日利亚开启低浓铀装料和调试工作。最终,国际合作团队(美国、国际原子能机构和尼日利亚)最终采取了李义国提出的方案,此方案大大缩短了工程工期,能够保证尼日利亚微堆核安全的前提下,完成项目改造工作。

  方案已然落实,改造工作就要紧跟其后。低浓化改造工作比建造一座微堆难度更大,这就好比想要翻修一座房子,往往比新建一座房子更耗费精力。

  西非调试现场,年轻人担大梁

  2018年10月15日凌晨,所有人都在微堆室忙着为新燃料元件发运做准备。出于安全因素考虑,核材料运输前需要经过剂量监测。团队成员们在几个小时之内,完成了新燃料的吊装、容器整备、编码核对等工作,并将其顺利发运到北京首都机场。

  经过十几个小时的飞行和五个小时的中途换乘,团队成员终于到达尼日利亚现场。由于加纳微堆改造积累了丰富的经验,尼日利亚的改造工作对于大家来说也是轻车熟路。即使偶尔遇到技术难题,相互交流之后,也能很快解决。正如值班长之一彭旦所说,“之前已经有了很多经验,现场基本不会有不能克服的难关。”

  不过话虽如此,现场工作的难点仍是不少。由于尼日利亚经济并不发达,很多机械元器件及相关工器具都比较落后,比如国内很常见的钢丝绳、螺丝、螺母等等,如果团队不提前进行准备,现场找寻则会非常困难,以至影响工作进度。

  当时不满30岁的王梦娇作为一名物理员,负责反应堆的调试、测量和数据记录工作。据她回忆,由于尼日利亚的水下工作条件无法全面保障,现场调试过程中,根据经验设计了多种临时安装方案。同时,尼日利亚微堆的控制系统比较老旧,在低浓铀堆芯装料调试的过程中,还需要额外进行控制系统的调试和检修工作。而当地温度高、湿度大,电子元器件很容易出现故障,需要提前准备多个电路板过去调试,才最终将控制系统调试完好。

  现场工况复杂,技术操作上也有难度。对于彭旦来说,调试现场有一个环节令他印象深刻。当时堆芯组装已经完成,在堆芯装料过程中,需要用检测仪器来监测反应堆的状态。作为值班长,彭旦和洪景彦两人在堆顶上负责堆芯操作。

  反应堆内部深度有五米左右,要用钢丝绳将组装好的堆芯吊下去。然而钢丝绳只能控制上下的位置,无法控制旋转的方向。堆芯上有一个定位销,大概宽度是5毫米。在装料过程中,需要将定位销准确无误地放入反应堆内侧的小缺口内。虽然相比于加纳微堆,尼日利亚由于装了水下摄像头,操作条件还算较好。但即便如此,对于趴在堆顶的彭旦来说,要用肉眼在五米深的反应堆内部和摄像头拍出来的大屏幕之间实现眼神无缝衔接,仍是费了不少功夫。

  改造现场枯燥漫长,但也紧张充实。总体来说,微堆低浓化改造工作如计划顺利进行。10月23日,团队完成了高浓铀卸料;11月2日,完成了低浓铀装料和首次临界试验;11月27日,完成了满功率试验。队员们发挥专业优势,合理安排,分为两个班组轮流进行试验,加班加点完成了工作。

  12月6日,尼日利亚高浓铀运抵石家庄正定国际机场,同日运抵原子能院。部分队员刚完成现场的工作,又忙着国内乏燃料进口、接收等任务。12月18日,现场所有试验完成,标志着尼日利亚低浓铀工作圆满成功。

  寻得了诗意,消得住乡愁

  在西非进行项目改造,除了要攻克技术难关,还要应对恶劣的自然环境以及差异巨大的生活环境,这些对于团队来说都是不小的考验。

  对于微堆室团队来说,最头疼的莫过于在调试现场突然断电。后来应中方要求,尼日利亚总算是在工作现场提供发电机发电,解决了这个棘手的难题。不过在生活区营地就没那么幸运了。10月-12月当时正值西非的旱季,晚上不仅酷热难耐,还常有蚊虫侵扰。对于团队成员们来说,在多个停电的夜晚,大家要依靠笔记本电脑残存的电量抓紧撰写报告。

  严酷的工作环境,再加上紧张的安全形势,催生了大家苦中作乐的积极心态。此次远赴尼日利亚的项目改造团队共10人,一半以上是35岁以下的青年。在多个难眠的晚上,年轻的团队成员们开发了不少找乐趣的方式。

  堆芯装料过程中,与水下摄像头配套的是一台大电视。正是这台电视,伴随着成员们度过了多个难熬的夜晚。一天繁忙的工作下来,大家相互呼唤着,一齐坐在电视前看场电影,成为最幸福的时光。《地球脉动》纪录片、《生化危机》、《阿甘正传》、《无人区》、《寻梦环游记》……而当停电的时候,为了让大脑缓一缓,他们则会三两结伴,沿着中心内部的公路走一走,抬头看看星空、拍拍银河。幸运的话,或许可以遇到成群的萤火虫,颇有一番诗意。

  长期在外,思家的愁绪总是伴随左右。由于团队成员整体年龄偏年轻,他们的孩子正是需要父母陪伴的年纪。尼日利亚网络很差,很多人举着手机来回走,只是为了找到信号好的地方。每到中午视频时间,大家都会蹲在各个点和家人视频。王梦娇打趣说,“最热门位置,就是我们住的门口那颗芒果树下”。据她介绍,尼日利亚人也很热情,每逢走过路过,都很爱和大家家人say hello。“通过视频的方式,家人可以看到我们现场合作的当地伙伴,也让他们更理解我们的工作。”

  多次奔赴远方,伴随微堆成长

  中国微堆的出口和改造工作,不管是对于团队还是个人,都是极为迅速的成长体验。彭旦坦言,在一开始的原型微堆改造过程中,幸运的是,当时很多已经退休的老师傅都来帮忙,“当时这些老师傅就坐在后排的凳子上给我们指导”,彭旦回忆说。充足的技术支持和后备力量,给了这群年轻人很大信心。加纳微堆和尼日利亚微堆低浓化改造时,不需要师傅坐镇,这支团队已经能够独当一面。

  在不断奔赴远方的过程中,团队能力层层升级,个人实力也不容小觑。对于王梦娇来说,相比于加纳现场试验,此次她不仅参与了更多反应堆物理实验的设计和测量工作,能更加熟练地完成现场相关工作,并且通过向尼日利亚团队解释技术路线、设计思路和实验方法,也进一步了解到了工程项目尤其是涉外工程项目的特殊之处。

  如今,微堆室的更多重担落在了这支年轻队伍身上。由于微堆具有其他反应堆不及的特质——体积小,一个人即可操作;建造成本低。近年来,许多国家逐渐意识到微堆对核技术研究和人员培训等方面的重要性。目前,有不少国家向微堆室团队抛出橄榄枝,如今,微堆室研究团队还承担着出口泰国的微堆建设项目。除此之外,苏丹、肯尼亚、埃塞俄比亚、塔吉克斯坦也都表达出想要建造微堆的合作意向,这也给原子能院的微堆发展带来机遇。中国微堆未来还将走向哪里?人们期待着这群年轻人给出的答案。(李文琪)

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