Практика управления строительством безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки реакторного здания

Энергоблоки № 7 и № 8 Тяньваньской АЭС являются знаковым проектом российско-китайского сотрудничества в области атомной энергетики, и в их реакторном здании впервые на китайских АЭС была применена технология безобжатой предварительно напряжённой арматуры внутренней защитной оболочки. Опыт строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки в Китае отсутствовал, а прокладка предварительно напряжённых каналов большого диаметра, протяжка прядей с антикоррозионной оболочкой и консистентной смазкой, инъектирование раствора и натяжение представляют значительную сложность, строительство сопряжено с серьёзными рисками и вызовами. Как «новая технология первого блока», для высококачественного и высокостандартного выполнения этого новаторского проекта Китайская компания по инжинирингу атомной энергетики в качестве генерального подрядчика во взаимодействии и тесном сотрудничестве с участвующими в строительстве организациями развернула инновационную работу, руководствуясь стратегией, опираясь на технологии, основываясь на качестве и движимая инновациями, что продвинуло инженерную практику данной технологии и заполнило пробел в области строительной технологии безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки реакторного здания АЭС в Китае.

Основные подходы

Столкнувшись с вызовами, команда управления проектом прежде всего определила направление развития, установив чёткое видение строительства и стратегические цели. Руководствуясь корпоративным видением Китайской национальной ядерной корпорации «стать лидером развития мировой ядерной отрасли» и сочетая с основным содержанием эталонной культурной системы Тяньваньского проекта Китайской компании по инжинирингу атомной энергетики «стать образцовой армией управления генеральным подрядом в области международной атомной энергетики первого класса», были сформулированы стратегические цели строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки реакторного здания — «технологическое лидерство, высокое качество с первого раза, международный уровень первого класса», а также определены стратегические меры «управление инновациями в технологиях для повышения уровня управления, обеспечение ядерной безопасности через тонкое управление». В процессе исследования и применения технологии строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки реакторного здания был установлен путь реализации «технологическое исследование → технологическое применение → обобщение технологии».

Схема расположения предварительно напряжённых пучков

1. Предварительное участие и системное планирование

Тяньваньский проект Китайской компании по инжинирингу атомной энергетики, в связи с первым в стране применением системы безобжатой предварительно напряжённой арматуры для реактора типа ВВЭР-1200, с самого начала проекта возглавил создание объединённой научно-исследовательской группы, организовав все участвующие стороны для совместного проведения технологических исследований и решения строительно-технических задач. Команда проекта разработала детальный специальный график строительства и перечень документов по строительной технологии, создала механизм решения технологических задач под руководством генерального подрядчика при многосторонней координации. В исследовании технологии строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры поэтапно продвигалась реализация в порядке «анализ → испытание → верификация → применение», осуществлялось сквозное технологическое управление.

Сравнительный анализ строительных технологий. Прежде всего, путём сравнительного анализа различий с обжатой предварительно напряжённой арматурой были выявлены ключевые технологии и риски качества, разработаны документы по строительной технологии безобжатой предварительно напряжённой арматуры. Был проведён ряд испытаний: типов гофрированных каналов предварительно напряжённой арматуры, совместимости, раствора, полномасштабного инъектирования, возможности натяжения при повреждении оболочки прядей — что заложило основу для верификации технологии. Команда проекта провела системную технологическую верификацию ключевых технологий, включая протяжку безобжатых предварительно напряжённых прядей с консистентной смазкой и оболочкой, одиночное натяжение, технологию заливки воском, что заложило основу для официального строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки.

Сравнение строительных технологий

Планирование управления технологическими решениями. В порядке «общее решение по строительству → отдельное решение по строительству → рабочая процедура» постепенно детализировались руководящие документы по строительным операциям, а также путём приглашения отраслевых экспертов для экспертной оценки строительных решений обеспечивалась научность, безопасность и контролируемость строительных решений. В конечном итоге была сформирована системная технологическая схема и руководство по выполнению работ для строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки реакторного здания, и в процессе выполнения постоянно проводилось обобщение и оптимизация строительной технологии.

В рамках планирования строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки реакторного здания энергоблоков № 7 и № 8 Тяньваньской АЭС было разработано 1 общее решение по строительству, 10 отдельных строительных решений и 11 рабочих процедур, что обеспечило наличие руководящих документов и регламентацию всех строительных операций по безобжатой предварительно напряжённой арматуре.

2. Решение сложных задач и технологическое преодоление

В процессе строительства технологическое управление осуществлялось на основе целевой, проблемной и результативной ориентации. Команда применила инструмент FMEA для анализа видов и последствий отказов технологических операций безобжатой предварительно напряжённой арматуры, определила приоритетные числа риска для каждой операции, провела количественное ранжирование, выявила ключевые рисковые точки в технологии протяжки прядей и приготовления раствора, сосредоточилась на ключевых проблемах и организовала технологическое преодоление по каждой из них, перейдя от «пассивного реагирования» на строительные проблемы к «научному предупреждению и контролю».

Решение сложных задач. В отношении выявленной сложности протяжки безобжатых предварительно напряжённых прядей с оболочкой путём анализа причинно-следственной диаграммы Исикавы были определены три основные причины: «недостаточная мощность оборудования, большой износ резиновых прижимных роликов, большое трение оболочки». Опираясь на инновационную мастерскую проекта, были проведены целевые технологические прорывы по сложным и узким местам в процессе строительства.

Диаграмма Исикавы проблемы протяжки прядей

С применением метода 5W1H были разработаны меры по решению основных проблем: разработано специальное оборудование для протяжки безобжатых прядей, применены износостойкие резиновые прижимные ролики вместо стальных, на передней части протяжного устройства установлено устройство распыления масла для смазки — что позволило успешно преодолеть проблемы низкой эффективности протяжки прядей с оболочкой и повреждения оболочки.

Технологическое обновление. Ранее для предварительно напряжённого раствора применялся способ пропорционального смешивания различных исходных материалов на площадке с двухстадийным перемешиванием, что имело недостатки: большая нестабильность свойств раствора, множество операций приготовления, низкая эффективность. На энергоблоках № 7 и № 8 Тяньваньской АЭС впервые в области атомной энергетики Китая были разработаны и применены готовая сухая смесь для инъектирования на основе предварительно смешанного раствора и технология одностадийного приготовления (инъектирования) раствора, что решило проблему нестабильной совместимости цемента и добавок при производстве цементного раствора по пропорциям на площадке, приводящей к колебаниям свойств раствора; одновременно применение готовой сухой смеси для инъектирования сократило операции приготовления раствора, время приготовления сократилось с 50 минут до 10 минут, эффективность повысилась на 80%, что принципиально обеспечило стабильность качества раствора и непрерывность инъектирования.

Сравнение технологий приготовления раствора

Технологическая инновация. В реакторе типа ВВЭР-1200 из-за добавления наружного бака аварийного запаса воды проходки, выходящие из внутреннего купола, привели к невозможности перемещения платформы предварительного натяжения на купол, что повлияло на перемещение домкратов большой грузоподъёмности, поднимаемых вместе с платформой натяжения. Для решения этой проблемы команда проекта инновационно предложила технологию «одиночного натяжения». Эта технология не только решила проблему подъёма домкратов большой грузоподъёмности, но и обеспечила развязку строительства предварительно напряжённой арматуры и наружного купола, позволив вести строительство наружного купола в период натяжения предварительно напряжённой арматуры, решив проблему ограниченного пространства для натяжения после возведения наружного купола, обеспечив одиночное натяжение прядей в стеснённом пространстве и создав ценное окно для опережающего на 4 месяца строительства наружного купола.

Эффекты реализации и обобщение результатов

Команда проекта провела систематизацию и обобщение ключевых технологий строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры, сформировав ряд научно-технических результатов. В ноябре 2024 года научно-технический результат «Исследование ключевых технологий строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки АЭС», сформированный на основе данного проекта, прошёл экспертизу, организованную бывшим Департаментом науки, техники, качества и цифровизации Китайской национальной ядерной корпорации, и общий уровень технологии был признан передовым в мире. В ноябре 2025 года исследование и применение технологии строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки реакторного здания было удостоено третьей премии Премии в области качества Китайской ассоциации качества 2025 года (премия за проект).

После завершения работ по натяжению предварительно напряжённой арматуры энергоблока № 8 строительство безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки реакторного здания стало зрелым и тиражируемым применением, накопив ценный опыт для однотипных энергоблоков. Результаты данной технологии — метод строительства «сначала инъектирование, затем натяжение», применение готовой сухой смеси для инъектирования, метод синхронного строительства предварительно напряжённой арматуры и наружного купола — имеют широкую ценность для отраслевого распространения и применения. По проекту получено 7 патентов на полезную модель и изобретение.

Инновация 1: команда проекта успешно освоила ключевую технологию безобжатой предварительно напряжённой арматуры «сначала инъектирование, затем натяжение». Путём корректировки логической последовательности строительства предварительно напряжённой арматуры впервые в области атомной энергетики Китая был применён метод синхронного строительства предварительно напряжённой арматуры и наружного купола, с использованием технологии одиночного натяжения для натяжения горизонтальных пучков купола, что обеспечило развязку строительства наружного купола и предварительно напряжённой арматуры, предоставило окно для опережающего на 4 месяца строительства наружного купола и заложило основу для завершения в срок пассивного бака аварийного запаса воды в верхней части купола. Одновременно данная технология обладает функциями мониторинга напряжений в прядях, дополнительного натяжения, ослабления натяжения и регулировки натяжения, а также замены в период эксплуатации АЭС, что обеспечивает технологическую поддержку продления срока службы конструкций АЭС.

Инновация 2: впервые в защитной оболочке реакторного здания АЭС Китая успешно разработаны новая композитная готовая сухая смесь для инъектирования на основе предварительно смешанного раствора и технология одностадийного приготовления (инъектирования) раствора, обеспечивающая одностадийное формование при инъектировании, эффективность приготовления раствора повышена на 80%. Испытаниями раствора подтверждено, что раствор в каналах обладает хорошей плотностью, высокой ранней прочностью, все технические показатели соответствуют проектным требованиям.

Инновация 3: разработан метод точного определения коэффициента трения предварительно напряжённых каналов, упрощающий процедуру испытания на трение; результаты испытаний более точны и ближе к фактическим условиям работы, что обеспечило прохождение испытания с первого раза и позволило избежать рисков безопасности и потерь затрат, связанных с ослаблением натяжения и повторными испытаниями из-за неточных данных.

Инновация 4: разработаны комплектное оборудование, устройства и методы для строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры, что решило проблему зависимости от импорта оборудования для строительства безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки реакторного здания; оборудование полностью проверено в строительстве и может полностью заменить импортное.

Заключение и перспективы

Практика управления строительством безобжатой предварительно напряжённой арматуры защитной оболочки реакторного здания энергоблоков № 7 и № 8 Тяньваньской АЭС представляет собой успешное исследование, основанное на модели превосходной эффективности, с технологическими инновациями в качестве ядра и тонким управлением в качестве инструмента. Путём определения стратегических целей, создания интегрированной сквозной организационной структуры, построения количественной системы оценки и непрерывной оптимизации ключевых процессов не только были преодолены многочисленные трудности, связанные с «новой технологией первого блока», и качественно выполнены задачи строительства, но и сформирован набор воспроизводимого и тиражируемого опыта управления строительством сложных специальных сооружений.

В перспективе данная управленческая практика даёт три важных урока для последующего строительства АЭС и крупных проектов: во-первых, придерживаться глубокой интеграции стратегического руководства и технологических инноваций, используя верхнеуровневое проектирование для стимулирования прорывов на нижнем уровне; во-вторых, создавать интегрированную платформу сотрудничества, разрушая организационные барьеры и обеспечивая оптимальное распределение ресурсов; в-третьих, интегрировать концепцию превосходной эффективности в повседневное управление, принимая решения на основе данных и руководствуясь показателями для улучшений, непрерывно стремясь к совершенству. Результаты данной практики внесут важный вклад в продвижение стандартизации, бережливого производства и интернационализации технологий строительства АЭС в Китае.