2019年10月1日，在中華人民共和國成立70周年華誕的盛大典禮上，搭載著華龍一號模型的四川彩車從天安門前經(jīng)過。坐在電視機前的中核集團華龍一號蒸汽發(fā)生器總設計師張富源激動地說到：“快看，那就這是我們中國自主研發(fā)的華龍一號!”四川彩車上華龍一號四個鮮紅的大字格外醒目，吸引著全世界的目光。

“契合著國家‘一帶一路’的政策，我國自主研究設計，擁有完全自主知識產(chǎn)權的第三代核電站華龍一號應運而生。”談起華龍一號，從1997年一開始就直接參加了這個項目研究設計的張富源頗為自豪地說，華龍一號的皇冠上有一顆璀璨的明珠，它的名字叫“ZH-65型蒸汽發(fā)生器”。這顆明珠，承擔著打破國外壟斷，助力我國核電“走出去”的重任。

打破壟斷 從零開始

了解核電站的人都知道，“蒸汽發(fā)生器”是核電站不可缺少的主設備之一，是連接核電站一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)的樞紐。堆芯產(chǎn)生的高溫、高壓且?guī)Ц叻派湫缘姆磻牙鋮s劑從蒸汽發(fā)生器內(nèi)的U形傳熱管中流過，加熱傳熱管外的水，產(chǎn)生濕度等符合設計要求的飽和水蒸汽，再被送去發(fā)電，所以它又被稱為“核鍋爐”。

蒸汽發(fā)生器結構復雜，由近萬個零件構成，價格昂貴，每臺動輒就近兩億元。在2007年以前，大型核電站的蒸汽發(fā)生器的設計技術及知識產(chǎn)權都掌握在美國、法國等少數(shù)幾家設計公司手中。國內(nèi)百萬千瓦級核電站的蒸汽發(fā)生器都是外國公司負責設計的，不但價格昂貴，而且技術轉(zhuǎn)讓條款也十分苛刻，限制了我國核電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

“最初設計ACP1000(華龍一號的前身)的時候，也考慮過購買國外的蒸汽發(fā)生器技術，但是技術轉(zhuǎn)讓條款苛刻，使得我們無法接受。要打破技術瓶頸，促進中國核電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，就必須進行自主創(chuàng)新，掌握關鍵技術。”張富源說，要攻克核心技術、掌握關鍵技術，就得開展設計技術攻關。要打破外國公司的技術壟斷，獲得完整的自主知識產(chǎn)權，就必須在技術上創(chuàng)新。到了2010年，中核集團公司很有先見地提出了核電要“走出去”的發(fā)展思路。ACP1000要能出口，蒸汽發(fā)生器要能走出國門，就需要有“出身證”“路條”，技術自主研發(fā)的步伐更加的急迫。為解決這一“瓶頸”問題，以實際行動落實集團公司的發(fā)展戰(zhàn)略，核動力院及時成立了院級“出口核電站蒸汽發(fā)生器自主設計攻關組”，由張富源掛帥，擔任院攻關組組長，兼專家組組長，全面主持技術攻關工作。

“ZH-65型蒸汽發(fā)生器”自主研發(fā)之路正式開啟。

攻堅克難 自主創(chuàng)新

“當時決定進行蒸汽發(fā)生器自主研發(fā)的時候，條件很艱苦，沒有經(jīng)費，也沒有試驗設備，是院領導拍板，我們院自籌經(jīng)費也要干起來。”說到當時的科研條件，張富源感慨地說。除了經(jīng)費不足外，更艱巨的一點是沒有試驗裝置。但是有了院的大力支持，技術人員都充滿的激情和干勁兒。最終，通過到全國各地調(diào)研，在河南南陽石油開采油田建造了利用油田產(chǎn)高溫高壓蒸汽做熱源的國內(nèi)首個大型、技術先進的汽水分離裝置和管子支承板熱態(tài)性能試驗臺架，開始了“ZH-65型蒸汽發(fā)生器”的重要試驗。

“那時候是冬天，河南下著大雪，我們團隊就租了一個集裝箱當宿舍，住在油田試驗裝置旁邊，方便我們進行試驗。周圍什么都沒有，吃飯還得騎車到附近的小鎮(zhèn)才能買到。”張富源說，為了不耽誤油田正常的工作進度，試驗大多在半夜或雙休日進行，以確保如期完成試驗，取得關鍵試驗數(shù)據(jù)。

在“ZH-65型蒸汽發(fā)生器”研發(fā)過程中，有一大難點，就是傳熱管的研發(fā)。傳熱管是蒸汽發(fā)生器最關鍵的部件，每臺蒸汽發(fā)生器有5835根17.48×1.02(mm)規(guī)格的因科鎳爾合金U形傳熱管，總重約60噸。2012年以前，這種規(guī)格的傳熱管全靠進口，費用高達150萬元一噸。

“必須把用于華龍一號蒸汽發(fā)生器上的傳熱管靠我們自己搞出來!”這是張富源給攻關組定下的目標。通過兩年的努力，團隊研究設計出了能抗高溫高壓、耐腐蝕、傳熱性能好的傳熱管，造價降低了一半。

蒸汽發(fā)生器的自主化研發(fā)就是這么一步一步走過來的。

2015年，經(jīng)過5年不斷地研究、設計、修改和設計驗證試驗，張富源帶領團隊成員完成了“ZH—65型蒸汽發(fā)生器”自主設計技術攻關任務，獲得了該型蒸汽發(fā)生器設計技術的完全自主知識產(chǎn)權，拿到了技術出口的“通行證”。

“ZH—65型蒸汽發(fā)生器”高約21米、最“胖”的部位直徑約4.6米、體重365噸，通體亮白，設計人員都稱它為“大白”。

作為國內(nèi)第一款由中國核電人負責設計、擁有完全自主知識產(chǎn)權、第三代大型壓水堆核電站華龍一號專用的蒸汽發(fā)生器，“ZH—65型蒸汽發(fā)生器”達到并部分超過了國際第三代核電站蒸汽發(fā)生器的技術水平，被譽為華龍一號皇冠上的一顆璀璨明珠。

今后，這顆明珠也將被鑲嵌到華龍一號批量化工程中，繼續(xù)閃耀著光輝。