在山東榮成，我國三代核電自主化標(biāo)志性成果“國和一號”（大型先進(jìn)壓水堆CAP1400）示范工程正在穩(wěn)步推進(jìn)中。其采用“非能動”安全設(shè)計(jì)理念，單機(jī)電功率達(dá)到150萬千瓦，代表目前全球最先進(jìn)的核電技術(shù)水平，也是中國核電自主創(chuàng)新邁出的關(guān)鍵一步。
“國和一號”的安全性較上一代核電廠顯著提升，其大量放射性釋放到環(huán)境的概率比二代核電技術(shù)低1~2個量級。而回望概念設(shè)計(jì)之初，新技術(shù)路線和高功率目標(biāo)也意味著極高的挑戰(zhàn)，一系列制約之下還未開展設(shè)計(jì)的安全殼系統(tǒng)，曾一度成為“國和一號”概念設(shè)計(jì)定型的關(guān)鍵因素之一。在攻堅(jiān)克難的荊棘之路上，活躍著一位年輕的科技新秀。
她便是如今的國家電投上海核工院堆芯設(shè)計(jì)所副所長張迪。2007年從清華大學(xué)本科畢業(yè)，張迪在接下來的碩士研究生階段便參與到核電廠安全研究之中，此后十余年時間從理論到試驗(yàn)，充分支撐“國和一號”容量定型和安全驗(yàn)證，守住放射性與公眾隔離的最后一道屏障。
張迪工作照。本文圖片均為 受訪者 供圖
攻堅(jiān)克難，闖無人區(qū)
張迪進(jìn)入上海核工院開始碩士研究生學(xué)習(xí)時，AP1000引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新，正如火如荼。“國和一號”的堆芯設(shè)計(jì)和主回路系統(tǒng)已初具雛形，但安全殼系統(tǒng)還未開展設(shè)計(jì)。由于外方拖延不提供專用分析軟件，而非能動系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)能動系統(tǒng)，安全殼容量論證成為制約“國和一號”概念設(shè)計(jì)定型的卡關(guān)因素。
從AP1000的引進(jìn)吸收到CAP1400的自主創(chuàng)新，技術(shù)探索的邁進(jìn)是跨越式的。我國自主化三代核電技術(shù)的開拓逐漸深入“無人區(qū)”，安全殼已然是其中的重大挑戰(zhàn)之一。
在導(dǎo)師的鼓勵和指導(dǎo)下，張迪針對“大型先進(jìn)壓水堆非能動安全殼傳熱特性”進(jìn)行扎實(shí)的研究，從機(jī)理現(xiàn)象、分析工具到設(shè)計(jì)流程，一切都是全新的，張迪只覺得自己扎進(jìn)了資料的“海洋”。
從宿舍到辦公樓只有短短的200米距離，她每天一大早到辦公室，夜里值班人員“趕人”才回宿舍，全身心撲入其中。張迪的心中只有一個念頭——要盡快攻克這個“無人區(qū)”。
在終于拿到技轉(zhuǎn)軟件后，她第一時間復(fù)現(xiàn)原有結(jié)果，驗(yàn)證自學(xué)掌握的分析技術(shù)的正確性，并針對“國和一號”安全殼結(jié)構(gòu)初步方案開展全新建模，對事故后安全殼響應(yīng)以及相關(guān)系統(tǒng)的行為特性開展深入研究，開展大量特殊現(xiàn)象研究和敏感性分析，為“國和一號”概念設(shè)計(jì)階段安全殼相關(guān)設(shè)計(jì)方案定型起到了重要作用。
碩士畢業(yè)正式入職上海核工院后，張迪繼續(xù)深入?yún)⑴c三十萬千瓦核電廠、CAP1000、“國和一號”等核電廠事故分析、質(zhì)能釋放、安全殼響應(yīng)分析和程序適用性論證等工作，很快就成長為獨(dú)當(dāng)一面的專業(yè)技術(shù)骨干。
非能動安全殼冷卻系統(tǒng)（PCS）試驗(yàn)課題是“國和一號”型號研發(fā)中的三大非能動安全系統(tǒng)驗(yàn)證試驗(yàn)之一，對試驗(yàn)的定位是不僅要滿足“國和一號”設(shè)計(jì)和安全評審要求，更要超前于設(shè)計(jì)，兼顧基礎(chǔ)理論研究及后續(xù)堆型研發(fā)，頂層目標(biāo)要瞄準(zhǔn)國際領(lǐng)先。
面對更高的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，面對先進(jìn)性和可達(dá)性之間沖突時的掙扎，張迪和團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)推敲，最終完成了國際首個具備比例模擬安全殼系統(tǒng)瞬態(tài)特性能力的綜合性能試驗(yàn)等6個試驗(yàn)項(xiàng)目，開展近700個工況試驗(yàn)，充分支撐“國和一號”容量定型和安全驗(yàn)證。
張迪在核電項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場
守護(hù)核安全，“百萬無一失”
核安全是核電發(fā)展的生命線。作為一名核安全的守護(hù)者，時時刻刻要具備安全意識，識別風(fēng)險、控制風(fēng)險，確保“百萬無一失”。
從理論到試驗(yàn)再到現(xiàn)場建設(shè)，問題會不斷出現(xiàn)。張迪說，現(xiàn)場的問題會有千千萬萬，每一個都需要以安全為第一準(zhǔn)繩，又盡可能保證對現(xiàn)場影響最小。這是很考驗(yàn)智慧的事，每一個專業(yè)都有各自的安全性要求，常常要通過深入的溝通，在夾縫里找一個合理的方案。
而在試驗(yàn)過程中，張迪時刻保持著工作的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。
記得開展第一次安全殼臺架試驗(yàn)時，剛開始拿到手的試驗(yàn)大綱只有二三十頁，而在張迪看來，僅有原則性描述無法真正指導(dǎo)試驗(yàn)。核電廠運(yùn)行需要考慮種種預(yù)案，高溫高壓條件下的大型熱工水力試驗(yàn)臺架也需要詳盡的指南，臺架比例設(shè)計(jì)依據(jù)、系統(tǒng)操作方法、風(fēng)險控制管理、數(shù)據(jù)傳輸流程等方面都應(yīng)該有清晰的交代。
張迪與團(tuán)隊(duì)成員討論技術(shù)問題
于是，張迪和團(tuán)隊(duì)不斷同試驗(yàn)承擔(dān)方溝通迭代，最終將這份大綱擴(kuò)充到了二百多頁，這也成為后續(xù)其它試驗(yàn)的一個極佳樣本和參考案例。
試驗(yàn)中，用于驗(yàn)證的安全殼相比最終實(shí)體按1:8比例設(shè)計(jì)，直徑5米多，高度9米多。為了模擬“國和一號”極限事故工況下等比例的蒸汽噴放量，試驗(yàn)臺架選在了一個60萬千瓦的火電廠之中，將火電廠產(chǎn)生的高能蒸汽引出作為試驗(yàn)的蒸汽源，噴入安全殼。
為了確保試驗(yàn)過程的安全性，張迪帶著團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場臺架里逐一核對各個參數(shù)，再用多個程序建模相互校驗(yàn)開展預(yù)分析。更進(jìn)一步，為了確保實(shí)際過程萬無一失，還在安全殼上增加了冗余的泄壓裝置，來確保安全。
在同事看來，這是張迪在工作中識別風(fēng)險、控制風(fēng)險的典型細(xì)節(jié)。不把風(fēng)險變問題，同事說，張迪是將核安全的意識刻到骨子里的。
到祖國最需要的地方去
本科入學(xué)時，張迪對核事業(yè)的了解還很有限，工程熱物理專業(yè)也是調(diào)劑的結(jié)果。張迪把這稱為有些戲劇化的命運(yùn)安排，而如今核安全已經(jīng)成為她堅(jiān)持奮斗的畢生事業(yè)。
張迪的筆記本上寫著“到祖國最需要的地方去”。
“到祖國最需要的地方去。”在清華大學(xué)本科生學(xué)習(xí)階段，工程熱物理專業(yè)“兩彈一星”功勛老學(xué)長們用實(shí)際行動闡釋的這句話就給她打上了很深的烙印。而后來她逐漸明白，這句耳熟能詳?shù)脑捴傅牟灰欢ㄊ俏锢硪饬x上的“地方”，重要的是去做祖國需要的事，很多需要攻堅(jiān)克難的事業(yè)，不論地理位置在哪，都是祖國最需要的地方。
在“國和一號”安全殼的研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，張迪和團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)出在各種事故工況下都能有效防止放射性物質(zhì)向環(huán)境泄漏的安全屏障。達(dá)成這項(xiàng)使命，于她而言是“很光榮、很自豪的一件事”。
投身核事業(yè)，參與核電廠安全設(shè)計(jì)研究的十余年時間里，張迪也在快速成長。從剛進(jìn)院的新員工，到課題外協(xié)負(fù)責(zé)人、子課題負(fù)責(zé)人，再到獨(dú)立承擔(dān)“國和一號”國家科技重大專項(xiàng)科研課題負(fù)責(zé)人。
現(xiàn)階段，張迪和團(tuán)隊(duì)正在從事反應(yīng)堆堆芯污垢風(fēng)險分析軟件的開發(fā)，旨在研究燃料包殼長期運(yùn)行條件下的腐蝕產(chǎn)物污垢沉積風(fēng)險，為未來功率更高、換料周期更長的核電新型號安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供技術(shù)保障。核電設(shè)計(jì)專業(yè)軟件自主化是我國核電事業(yè)向前發(fā)展的必需，既能更好地指導(dǎo)后續(xù)電廠設(shè)計(jì)，又有利于自主技術(shù)走出國門。
上海核工院堆芯設(shè)計(jì)所合影
未來，上海核工院還會研發(fā)建成更多不同型號的核能應(yīng)用裝置，會對安全性不斷提出更高的要求，而張迪和團(tuán)隊(duì)也將持續(xù)攻堅(jiān)。站在國家使命面前，張迪表示，腦子里的想法變成筆頭的文件，再一步步落實(shí)到工程，建出能發(fā)電、供暖、滿足不同場景需求的綜合能源供應(yīng)體，這個過程帶來的充實(shí)和成就感是她的幸福感構(gòu)成當(dāng)中很高的一項(xiàng)。
核電事業(yè)并非一個人的事，而是一群人的事。張迪覺得需要更多有志青年參與其中一起努力，在創(chuàng)新的方向上承擔(dān)國家使命。在她看來，一個團(tuán)隊(duì)就像一個戰(zhàn)壕里的戰(zhàn)友，而每一次經(jīng)歷考驗(yàn)都能夠收獲成長、鍛造精神，團(tuán)隊(duì)才能走得更遠(yuǎn)。