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钢丝绳上跳“芭蕾”:一场近500次的极限实验
文章来源:中核集团 环球彩票网址登录:2019年10月15日

  

  10月8日,国庆节后第一天深夜23时05分,万籁寂静。可是位于成都的中核集团中国核动力研究设计院工作区内,CF核燃料组件临界热流密度实验正在进行。实验的课题组成员谢士杰正目不转睛地盯着显示屏上的温度曲线,当其飞升至750℃时,他迅速地点击褐色的功率切除键,马上,曲线逆势而下。

  “点击鼠标键”这样一项简单的操作,必须在温度处于700~750℃这一区间的1秒内进行。实验人员必须捕捉到这一瞬间,提前或是延后,实验均告失败。更为严重的是,一旦温度突破750℃,实验用燃料棒将被烧毁,损失达数百万之巨,还会极大地影响我国自主核燃料组件研发的进程。

  这就好比在钢丝绳上跳芭蕾,当前国际上仅有美、法等国能够成功开展此类实验,而中国是世界上掌握此项技术的少数国家之一。截至目前,这场“芭蕾”,课题组已经“跳”了近500次,并逐渐练就了卖油翁视微如著的“眼力”和庖丁游刃有余的“刀工”。

  据了解,CF核燃料研发项目于2010年获得中核集团专项批复。中核核反应堆热工水力技术重点实验室承担了CF核燃料组件临界热流密度实验研究任务,当时组建了以郎雪梅、秦胜杰、谢士杰等为核心的CF核燃料临界热流密度实验团队,随着人员的调动,仇子铖、杜代全等先后加入了研究团队,并成为骨干。用她的话说,“这一路走来,真是屡败屡战、越战越勇”。

  虽然目前研究团队已经成功驾驭这项实验,使中国成为少数掌握此项技术的国家,但是前进的道路并不一帆风顺,他们并不幸运,意外遭遇了“冷棒临界问题”的困扰,也因此,CF核燃料研发一度停滞不前,他们的心头被一块巨石压得透不过气来。

  CF燃料临界热流密度实验是模拟核燃料组件在反应堆运行及事故工况下热工安全边界的关键实验。其中,燃料棒组件按照5×5的方式排列。按照实验设计,位于中间的3×3的9根热棒应该先达到临界,但是实验过程中,处于外围的16根冷棒却先触发了临界。业内人士都知道,“冷棒临界”数据不是有效的实验数据。

  “这个问题的确让我们很头疼、很头疼。我们被它纠缠了快三年。”郎雪梅苦笑的脸上,依稀可见当年的无奈,“我们一次又一次的实验,一次又一次的失败,然后就不停在分析原因。”

  

  据悉,2013年~2015年,从课题组所在的重点实验室,再到反应堆工程研究所,再到核动力院,甚至邀请国内外知名专家院士多次会诊,共同寻找“病根”,可是效果并不理想,甚至出现了对课题组提出质疑的声音,认为他们并没有能力胜任这项实验。

  对此,大家都不服气。“我们肯定有能力解决这一问题。”不愿服输的他们总感觉破解的玄机就在实验使用的格架上。

  为了攻克这一难关,课题组成员几乎疯魔。据介绍,课题组成员秦胜杰曾一个月目不转睛地盯着原型格架的组件,他脑子里几乎全都是格架结构。谢士杰为了保证加热元件的制造精度,曾带病驻厂一个月之久,牺牲了节假日。仇子铖为了提高实验成功率,在装置上走了一圈又一圈,梳理各项操作规程,量化各项安装指标。杜代全为了确保实验数据处理方法正确,一连数月沉浸在数万行代码程序中不能自拔……在研究团队的共同努力下,课题组拿出了8种实验用格架设计的建议方案,并通过计算分析遴选出2种最佳的方案,加工制作并进行实验。

  2015年8月15日,再次开展实验时,显示器上的曲线走势终于符合实验预期时,课题组成员欢欣鼓舞,汗水、加班、熬夜……,全部抛到脑后!困扰整个团队近3年的冷棒临界问题得到了彻底的解决,这意味着为我国核燃料自主化之路扫清了障碍,助推我国核燃料自主研发之路又向前迈出了关键的一步。该项课题于2018年获国防科学技术二等奖和中核集团公司科学技术一等奖。

  

  “真的非常感谢那时的一股倔强劲儿、一股不服输的劲儿。在最艰难的时刻,大家都挺住了,没有因为被质疑而退缩,才有CF核燃料研发现在顺利的进度。也因为此,我们课题组顺利筛选出具有自主知识产权、热工性能达到国际先进水平的定位格架。”郎雪梅回忆说,“核燃料组件没有最好,只有更好,课题组将继续悉心钻研,不断为我国自主核燃料发展保驾护航。”(盛安陵)

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