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周国丰:为推进核电智能装备自主创新贡献力量

2020-05-25  点击:[]

周国丰

1971年10月出生于辽宁省盖州市。先进制造专业工程博士,高级工程师。现任中广核研究院有限公司设备研发中心主任。曾主持完成世界上最大型LOCA模拟环境鉴定实验室和投资5亿元具有国际一流水平的核电站安全壳内不可接近设备研发和试验中心建设,并主持完成一系列核电核心技术装备国产化的自主研制工作,包括核燃料运输贮存系统(PMC系统)、核电站棒控棒位系统(RGL系统)、堆芯测量系统、堆外核测量仪表系统、反应堆整体螺栓拉伸机、应急柴油发电机组、多款核电运维机器人等,为企业创造近五亿元年产值,所研发的产品技术指标均达到国外同类产品水平,填补了国内相关技术装备领域的空白。2011年,荣获全国五一劳动奖章。

深圳是一片充满激情与活力的沃土,在这座城市的21年间,我见证了深圳的快速发展,也为自己能与深圳、中国广核集团一同成长而深感荣幸。未来,我将继续追逐梦想、续写人生奋斗篇章,为核电事业贡献自己的绵薄之力。

我第一次踏上深圳的土地时,就被充满干劲和活力的氛围深深吸引。

年画里种下“火箭梦”

我出生于东北的一个小城市——辽宁省盖州市。1979年,改革开放的春风遍拂大地,那一年我刚好上小学,梦想着将来能成为一名科学家,更好地回报社会,为祖国的建设添砖加瓦。

那时候,每到过年,家里总会张贴各式各样的年画装饰屋子。有一次,一幅“宇航员坐在火箭里直冲云霄”的年画给年幼的我留下了深刻的印象。从那时起,我对自己的科学家梦有了更具体的构想:有一天,自己也能像年画中的人物那般,坐上火箭探索太空。

1991年,上完小学和中学后,我考上了北京航空航天大学。那个年代,家长口中都流行一句话:“学好数理化,走遍天下都不怕。”在这样的氛围下,我的理科尤其是物理十分出色,所以填报志愿时,毅然决然地选择了北京航空航天大学的火箭发动机专业。

在大学里,通过刻苦的学习,我牢固掌握了热、电、机械、控制等多个方面的专业知识。1995年,我又顺利地考上了大连理工大学的工程热物理专业硕士研究生。

“干事创业”氛围吸引留在深圳发展

1997年底,我面临研究生毕业,但由于找的工作不太理想,导致自己很彷徨。那时我的女朋友从她在深圳工作的同学口中得知,这座新起的南方城市工作环境非常好,大家都干劲十足,是一个非常适合年轻人发展事业的地方。

当时,我对深圳仅有的了解就是报纸和电视上提到的改革开放。在女朋友的鼓励下,我第一次来到了深圳。

让我没想到的是,我刚踏上深圳的土地,就被这座城市的温暖所俘获了。

那时,中国的北方正是隆冬时节,万木枯疏,寒风萧瑟,而深圳却丝毫不见冬天的迹象,如春天般绿树成阴、万物茂盛,环境非常优美。

从飞机场到市中心的一路上,路边的广告牌上印着“时间就是金钱,效率就是生命”“敢为天下先”等口号,更是让我耳目一新。后来在深圳工作生活的过程中,我逐渐感受到,这些口号都是无处不在的现实写照。

当时我到深圳人才大市场找工作,正好遇上了为期三天的全国人才招聘大会。人才大市场里人山人海,仿佛全国的大学生都涌到了深圳,热烈的招聘气氛扑面而来,这是我在北方城市从来没有见过的。

幸运的是,我顺利地被中国广核集团有限公司录用。对于我这个工程热物理专业的毕业生来讲,能够进入大亚湾核电站工作,是给自己的求学生涯交上的一份完美答卷,因此我下定决心,要在这片干事创业的乐土上发展自己的事业。

2009年,周国丰团队研发的PMC换料机验收会在上海举行。

只有掌握了核心技术,才能谈论真正的自主发展。

投身核电设备自主化建设工作

1998年硕士研究生毕业后,我正式来到深圳,被分配到当时的广东核电合营有限公司,主要负责大亚湾核电站工程技术改进工作,以提高核电站的安全性、可用性和经济性。

当时核电站的设备大多从国外引进,尤其是高端设备和系统,几乎完全依赖进口。

以核燃料运输储存系统(PMC系统)为例,它专门负责把核燃料组件装到反应堆里,由于核燃料具有放射性,对装卸核燃料系统的安全性、安装精确度要求非常高,而核燃料安装的精确度又决定了核电站的经济效益,所以PMC系统可以说是整个核电站最关键的一个部件。

当时,PMC系统设备的设计制造技术完全掌握在少数几家国外供应商的手中,国内无法生产,甚至连设备维修和装卸料保驾,也都必须依赖国外供应商,这严重阻碍了我国核电自主化发展。

1999年开始,我和同事历时五六年,对大亚湾核电站的PMC系统进行升级改造,虽然改造的设备和技术都源于国外,改造的过程也非常辛苦,但是,为日后的自主化之路打下了结实的技术基础。

2007年,中国广核集团成立了中广核研究院有限公司,致力于重大核电站装备的自主研发。我就在那时被调入研究院,在核电站工程技术改进工作之余,也正式开始带领团队进行PMC系统的自主化研发。

“深圳速度”完成PMC系统自主化研发

当时,我们团队的研发初衷就是研制出安全性更高、技术性更强、经济性更好,具有完全自主知识产权的核燃料运输贮存系统,打破长期受制于人的局面。

在研发工作正式开始之前,我们做了许多前期调研和准备,同时,也给自己定下了一个非常高的要求:在两年内完成PMC系统的研发。

那时业界普遍认为完成这个项目至少需要5至8年的时间,加上国外的技术封锁,所以很多国内的专家听到我们这个研发工期后,都摇着头对我们说:“这是不可能完成的任务。”但当时中国的核电正处于快速发展的时期,每年都会开工10台以上核电机组,如果我们的研发时间超过两年,错过的机会将会越来越多。

面对巨大的挑战和空前的压力,2008年,PMC系统的自主化研发正式开始。

虽然此前有过对PMC系统改造升级的经验,但真正开始自主化研发时,一切还是从零开始。在研制过程中遇到大量的技术难题,每一个疑难问题都是一座山一道坎,需要有攻坚克难的勇气,锲而不舍的毅力,勇于担当的责任,艰苦卓绝的付出。

2009年初的一天,我们在调试设备时,遇到了一个异常棘手的难题:设备噪音异常大。待到夜幕降临时,问题还是没有解决,想到第二天就是一个重要的验收节点,将有十几名专家到现场进行见证,我们每个人的心中都非常焦急。关键时刻,多年来与设备打交道积累的丰富经验起到了作用,我们通过深入分析根本原因,并结合经验,自创了“自适应调节法”来消除故障。当第二天清晨的第一缕阳光透过窗棂,照射到设备上时,噪音消失了,我们悬着的心也终于放下了。就是在这样的工作状态下,仅用一年多的时间,我们就研发出了国内首台拥有100%自主知识产权的百万千瓦级压水堆核电站PMC换料机,打破了国外厂家一直以来在该领域的技术封锁和垄断地位,确保了关键核心技术自主可控。而且与国外同类产品相比,自主PMC系统运行目标定位精度提高了一个数量级,达到了国际先进水平。

2009年,在国家能源局及同行权威专家见证下,该产品顺利通过了技术鉴定。那一刻,我们团队的所有成员都忍不住热泪盈眶。

2010年,我带领的PMC项目团队为防城港核电厂提供了我们自主研发的核燃料装卸系统设备,使该设备工程费用直接下降30%以上,降低了核电新工程总造价,并且减少了在役核电站该系统设备的运行维护费用。

2011年,周国丰荣获全国五一劳动奖章。

一步一个脚印完成核电设备自主研发

每一项核电高端装备的自主研发,都是一块难啃的骨头;每一项核电高端装备的研制过程,也都是一场可歌可泣的攻坚战。

棒控棒位系统是核电站最重要的专用仪控系统之一,在实现核电站的正常功率调节或停堆上起着重要的作用,“核电站发多少电”基本都由这个系统说了算。当时,中国几乎所有核电站的棒控棒位系统都来自国外一家公司,严重受制于人,因此自主研发的需求非常迫切。

2014年春节时,正是研发棒控棒位系统的关键时期,棒控棒位系统研发团队自愿放弃春节假期,与家人通电话时,也只有简单的一句话:“这个春节,不能回家过了。”

那时,当春节零点的钟声响起时,棒控棒位系统研发团队仍然在厂房讨论着设计方案。在对核心部件进行了数百次的实验,经历了无数次失败后,我们终于迈出了成功的一步:棒控棒位系统工程样机按时完成,并实现了模块化、数字化与集成化等创新,得到了验收专家的高度认可。

从此以后,棒控棒位系统的工程造价降低,促进了百万千瓦级核电站国产化率的进一步提高,控制反应堆的关键设备技术终于掌握在我们自己手中了,我们也有了更多的主动权。

回顾自主研发的路程,我经常感叹,只有我们自己掌握了核心技术,才能谈论真正的自主发展。

核电智能装备的自主创新是一条艰难但却十分必要的道路,在这条路上我们必须吃苦耐劳、锲而不舍、愈挫愈勇,才有可能实现突破。

关注核电智能装备和机器人

2011年日本福岛核事故的发生,对整个核工业造成了沉重打击。当时我从新闻上看到,福岛核电站爆炸后,前往现场进行施救的人员都受到了不同程度的伤害,而辐射区周边安排的机器人设备还没靠近事故核心区域,就被强辐射损坏。这件事在我的心中造成了极大的震动,核安全重于泰山,研发适应特殊环境下作业的核电智能装备和机器人更是刻不容缓。

说干就干,我们从国内招聘了许多优秀的专家和学生,成立了专业的团队,开始核电智能设备和机器人的研发工作。

研发的过程同样异常辛苦,炎热的夏天,我们在闷热的加工厂房调试设备,寒冷的冬天,我们在阴冷的厂房里排查设备故障。甚至我们团队的一名工程师为了完成一款机器人的调试工作,离开自己刚出生不久的孩子,到厂家出差,等他完成工作回到家中,发现“小孩儿长大了好多”。

经过几年的研发,2015年6月,由中国广核集团牵头承担的国家863计划“核反应堆专用机器人技术与应用”课题通过了国家科技部组织的技术验收。课题组共研发了六款核反应堆专用机器人,不仅能够代替人工从事高强度、高风险作业,也能在核事故发生时,在高放射性区域工作,从而有效抑制核事故蔓延,为核电站的安全运行与可靠维修提供技术支撑与装备保障,也为我国核电智能装备及机器人技术的深入研究与应用开启了新篇章。

2019年,周国丰(右二)与同事在大连红沿河核电站,对自主研制的核电应急柴油机组进行调试。

坚持创新 推进核电关键技术突破

深圳是一座充满激情与创新的城市。在这片热土上,我们核电设备研发人为了核电的事业,忍受失败的煎熬,不分昼夜地付出,攻克一道道难关,一心只为浇灌核电的梦想。

经过三十多年的自主创新发展,我国的核电事业取得了举世瞩目的成就,今天的成绩,来之不易,但由于我国高端工业基础薄弱,部分核电关键核心技术仍存在“卡脖子”问题,技术自主创新是一条艰难但却十分必要的道路,在这条路上我们必须吃苦耐劳、锲而不舍、愈挫愈勇。

“山高人为峰”,正是因为这一道道技术高峰的存在,才使我们这些科研人员感受到了自身工作的价值和意义,也正是解决这些难题,使我们科研人员观赏到了“无限风光在险峰”的别样风景。新时代对核电发展有新的要求,也赋予了核电发展新的定义。今后,在核电自主化方面,我将继续带领我的团队,聚焦核电关键核心技术,以结果为导向,以创新为驱动。在深圳优良的创新环境下,在中国广核集团的坚强支持下,我坚信研发创新之路必将走得越远越快,我将为实现核电强国梦,奉献自己的绵薄之力。

口述时间:2019年11月19日上午

口述地点:深圳市政协会议厅


作者深圳晚报 记者周婉军 实习生尹

内容来源:深圳晚报

编辑排版:孙镜茹

责任编辑:范芸芃 俞洲


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