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冷坩埚玻璃固化技术攻坚之路

来源:中国原子能科学研究院 发布日期:2022-09-20

编者按


十年风雨路,凝心铸辉煌。党的十八大以来,原子能院作为国家核科技发展策源地和基础性、前瞻性、先导性、工程性核科研综合基地,始终肩负强核报国神圣使命,为中核集团“三位一体”奋斗目标实现提供重要支撑,为强化国家战略科技力量、全面提升核工业核心竞争力奠定了坚实基础。


为喜迎党的二十大胜利召开,院官微开设“原子能院这十年”专栏,陆续推出系列文章,聚焦十年来原子能院在强化基础研究、攻坚重点领域、突破关键技术、推动核技术应用等方面取得的突出成就,展现新时代四〇一人抢抓重大战略机遇、勇攀科技高峰的创新风采。


有一项科学技术,它被列入了核工业“十大瓶颈技术”,其难度之高、攻关之难,注入了许多科研人员的多年心血。它就是冷坩埚玻璃固化技术,即目前国际上用于放射性废物处理的新型玻璃固化工艺技术。十年来,原子能院玻璃固化项目团队牢记“把核心关键技术牢牢掌握在自己手里”的嘱托,戮力同心、踔厉奋发,在冷坩埚玻璃固化技术领域取得一系列重大突破:成功研制出国内首台φ500(直径500毫米)的冷坩埚玻璃固化实验装置和回转煅烧科研样机,并分别完成72小时连续运行试验;研制出“两步法”冷坩埚玻璃固化工程试验样机,实现了从试验装置到工程样机的跨越。

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两步法冷坩埚玻璃固化试验样机测试现场见证仪式


经受首次阶段大考


原子能院对冷坩埚玻璃固化技术的研究由来已久。早在20世纪90年代,原子能院就开始关注国际上该项技术的进展,并于2006年开展自主研究工作。经过十几年的发展和两代人的接续努力,原子能院玻璃固化项目团队攻克了关键设备设计加工、关键工艺确定和关键材料选择等方面难题,并于2018年研制出我国首个φ500冷坩埚玻璃固化试验装置。


实践是检验真理的唯一标准。为了验证设备的可靠性和工艺的稳定性,项目团队需要在试验装置上开展72小时连续运行试验。这既是对设备和团队的考验,也是对原理和技术的检验,重要性不言而喻。


成败在此一举!团队的每个人都打起了十二分的精神,从一遍遍修订运行方案和操作规程,到制订应急方案、进行实操演练;从申请运行许可,到检定仪表、检修调试单体设备及辅助单元;从调配物资,到协调人员进行分组及培训,包括72小时连续运行过程中的后勤保障……项目团队都做了精细的筹划和准备。


然而,科学研究总是充满了不确定性。在一次设备调试过程中,冷坩埚台架所在厂棚突然失去动力电,导致台架设备及厂房附属设施全部失电,很可能带来重大损失。紧急关头,值班长按照应急预案,安排小组成员通力配合,有条不紊,精准应对:2分钟内完成了厂房动力电、不间断电源电力、应急柴油发电机供电的全部操作,4分钟内完成了控制室与现场控制逻辑变更,15分钟内查明了失电故障并恢复动力电供应。30分钟后,冷坩埚台架整体已恢复至失电事发前的运行状态。


2018年10月29日至11月1日,φ500冷坩埚玻璃固化实验装置72小时连续运行试验如期进行。每位团队成员既精神振奋又如履薄冰,这种状态一直持续到试验圆满完成的那一刻。此次试验成功,不仅是对研发设备和工艺的肯定,也给项目团队带来了巨大的信心。 

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冷坩埚玻璃固化实验装置72小时连续运行


2019年11月,φ500冷坩埚玻璃固化实验装置项目通过验收。为总结提炼过去十几年的研究成果,并为后续攻关做好准备,项目团队决定以奖项申报为契机,对前期研究技术进行梳理和总结,并将技术成果进行固化。


作为一个较为冷门的技术,要在短短10分钟的答辩视频中,既阐述清楚冷坩埚玻璃固化技术的工作原理,还要体现研究水平,难度可谓不小。在中核集团首席专家张生栋的带领下,项目团队精心准备材料,并多次邀请行业内知名专家评审。即便是在正式进行答辩视频录制的前一天夜里,大家仍在反复讨论、修改PPT和答辩讲稿,当一切尘埃落定时,窗外已是晨光熹微。


功夫不负有心人。最终,项目顺利通过评审,并获得中核集团科技进步一等奖。尽管从研发到报奖整个过程充满艰辛、曲折,但团队成员都体会到了极大的成就感和幸福感。


踏上从科研向工程跨越的新征程


2020年5月,玻璃固化项目团队又承担起回转煅烧炉工程样机和φ650冷坩埚工程样机的研制及配方研究工作。工程样机项目研究周期短、任务重,加之大家都是首次承担工程科研类项目,经验相对缺乏。但面对重压,项目团队毫不畏惧,毅然立下“军令状”——保证如期高质量完成任务!


踏上工程科研的征程,各种困难和不利条件纷至沓来。台架试验涉及很多复杂的系统和数量庞大的设备,如何实现各系统间的协调配合?这是摆在项目团队面前的一大难关。开展台架试验要求操作人员对台架各系统和试验设备非常熟悉,能否保证试验操作时不出错?这又是对团队成员操作水平和心理素质的一大考验。再加上疫情的影响,项目进度、节奏多次被打乱,给任务的按期完成带来更多变数。


辛苦不言苦,有难不畏难。项目团队化压力为动力,边摸索边前进,一步步建立了项目组织体系,细化了进度计划节点,完善了管理制度。在这个过程中,抓住一切机会与兄弟单位沟通交流,学习和借鉴其他项目团队的良好经验,正是顺利推进工作、从“不了解”走向“很熟悉”的一大法宝。

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冷坩埚回转锻烧炉科研样机


2021年,按照项目节点安排,团队需要赴外地开展大量的设备外协加工工作。然而,复杂严峻的疫情形势,给设备生产、验收、配送及安装调试带来了前所未有的困难。为确保项目进度,大家克服种种困难,坚持全员高频次、长时间出差。有的人孩子才一岁多,但“上有老有人、下有小”的他却从未请过一天假;有的人刚入职便投身到项目中,白天在外场台架上验设备、拉导链、记数据,晚上在住处补习专业知识……


经过一年多的艰辛努力,项目团队顺利完成了试验台架设计搭建工作,并于2021年12月7日圆满完成“两步法”冷坩埚玻璃固化试验样机测试工作,获得中核集团盈实奖。


这些年来,放射化学研究所冷坩埚玻璃固化项目团队在取得一项项成绩的同时,规模也从10人壮大到了20人。大家共同历练与成长,经历了许多人生中的第一次,那些奋斗的痕迹已深深融入到每个人的血液。无论是连续运行的压力,还是工程应用的难题,矢志不移、团结同心始终是玻璃固化团队制胜的利器。未来,他们将继续奋力前行,为追求更伟大的梦想顽强拼搏。


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