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工匠汇·2022河北工匠|刘建辉:搭建核电建筑结构的技术大咖

来源:中工网
2022-12-19 16:04

人物速写

干练、豁达、爽朗是刘建辉给人的第一印象。在与刘建辉的交谈中,当提起核电和专业技术时,他就像打开了知识的闸门,讲起来滔滔不绝。扎实的业务能力,丰富的实践经验,使得刘建辉在搞研究、做实验、解决技术问题、破解技术瓶颈等领域都成为了公司里的技术大咖,同时,他也是公司里出了名的严谨,经手的每一项工作都要求完美,无论事情大小都不允许有瑕疵。

当你问他,这么多年,天天和图纸打交道,枯燥吗?他笑着说:“搞设计研究就是要耐得住寂寞,要有择一事终一生的执着专注,干一行钻一行的精益求精。”

在参与设计我国第三代核电技术“华龙一号”首堆示范工程中,他用扎实的理论基础和精湛的业务能力,逐个击破难题,将设计研究成果从蓝图变为现实。2021年1月30日,“华龙一号”全球首堆福建福清核电5号机组正式投入商业运行。打破了世界上核电领域“首堆必拖”的魔咒。

上万张图纸练就扎实设计基础

听到“设计”一词,我们很难将它和科研创新联系到一起,但对于刘建辉和他的团队来说,核电厂建筑结构的“设计”必须要基于扎实的科研成果。

核电是世界上极为复杂的能源系统,核电厂建筑结构安全对核电安全起着极其重要的作用,这其中每项工程都需要繁复的计算分析,绘制大量的施工图,特别是在许多关键技术空白的情况下,计算、修改、变更成为常态,需要设计人员不断研究,逐项攻关。

1996年,刘建辉从西安建筑科技大学建筑工程系毕业,到核四院从事建筑结构设计。“当时从最基础的画楼梯、梁柱详图等结构设计做起。项目涉及民用建筑、医药化工、电力热力等行业。”刘建辉说。

那时候无论是方案确定、现场踏勘,还是伏案做设计,他都非常仔细谨慎,因为任何疏漏都将对建筑物造成不可挽回的损失。

“每个项目都是一个复杂的综合体,涉及多个专业领域,要实现某一项功能,需要相关多专业的配合才能完成。” 中国核电工程有限公司河北分公司总经理王献庭说,那些年做结构设计都是边设计边查规范,刘建辉办公室的许多规范因为长期的翻阅都开线、泛黄,甚至成了零散的活页。

年轻、勤奋、努力,干工作认真谨慎是当时领导给他的评价。当大家每年的平均图纸量都在100标准张左右的时候,刘建辉就已经达到了150余标准张。长期的学习和实践积累,他很快就从普通的设计人员成长为了单位结构设计全校人、审核人、审定人,开始做设计方案审核、审定等工作。“虽然不用执笔画图,但是工作量很大,肩负的责任重大。”刘建辉说,每一份图纸中的所有细节,必要时还要经过复核计算,然后对比、核验,确保不出问题。

在校核、审核岗位十年,校核、审核图纸50000余标准张,平均每年要审核5000余标准张。大量的项目设计经验,丰富的项目实践,练就了刘建辉对各个专业门类知识信手拈来、得心应手的程度,图纸上的任何瑕疵都逃脱不了他的火眼金睛。

在一次设计方案评审会上,与会人员因对专业技术有疑问始终难形成统一意见。这时,刘建辉针对与会人员在技术上的疑问从建筑结构、系统、布置、防护、暖通、消防等各方面作了专业角度的系统阐述和解释。直到大家把所有专业功能需求、设计目标都了解清楚,才找到了满意的解决方案。

刘建辉说,建筑结构设计主要是为建筑物搭建支撑包容骨骼框架,熟知各项结构设计规范标准、应力参数,在前期方案设定阶段,了解生产需求、功能需求,从专业角度做好各专业需求配合,才能设计出符合实际需求的作品。

从困境中开始的科研探索

扎实的业务能力和高超的技术水平为刘建辉全身心投入国之重器核电领域打下了坚实的基础。2007年底,因机构重组,他加入中国核电工程有限公司河北分公司。

2008年2月,刘建辉带领技术团队参与我国二代加核电福清一期、方家山、福清3、4号核电厂设计任务。

核电涉及300多个专业系统,每项系统功能都涉及核电专业知识,为更深入研究核电技术,刘建辉又报考了哈尔滨工程大学核能科学与工程工学硕士,在高校系统学习了核能科学与工程专业知识。

由于我国核电建设的特殊性,多年来引进了多个国家的核电技术,技术路线不同,堆型多样,核电厂核岛厂房的结构型式、建设标准、验收准则均有很大区别。

刚开始像小学生一样跟班学习,熟悉掌握核电厂选址条件,核岛厂房建筑结构的设计思路,相关准则规范,计算分析方法等。“那时候是别人计算分析,我们根据计算分析数据进行布置设计,至于为什么,不清楚。”刘建辉说,搞设计必须得知其然,知其所以然。

列学习计划、翻译原版引进的核电机型文件、做规范标准差异研究……刘建辉带领设计团队从法规导则、设计准则、工况组合等入手,然后对核岛厂房局部设计与现在设计作对比,找出可优化的空间,逐步扩大到核岛厂房的整体。

设计本身就是一项创造性的工作,除了专注的投入,更重要的是思考。

“面对各种技术问题,他总能从不同的角度引导大家深入思考,探索研究。”中国核电工程有限公司河北分公司建筑结构所副所长张雄谦说。

在公司技术问题研讨会上,刘建辉总是喜欢提诸如此类的问题和同事们进行探讨:“这个问题是不是还有其他更优方案?”“权威意见和规范要求用在这个项目上是否合理?”“同行业的通用做法有没有优化的空间?”……

经过近十年的潜心学习、消化、吸收和创新,刘建辉和设计团队终于全面掌握了核电设计安全目标要求和具体实现方法,完成了《M310型二代加核岛厂房地震安全性研究》《常规岛主厂房结构设计研究》等论文,编制了《核电施工图设计技术规定》,并将最严国际核安全要求落实到各项成果中,为核电站的安全性、经济性、易建性以及后续核电项目设计、施工高效开展迈出了重要步伐。

最严苛的安全要求 打造出“中国标准”

超强的学习、科研能力和不断实现的科研成果,使得刘建辉和他的设计团队不断向核电工程更深层次探索研究。

2014年,刘建辉和设计团队参与福清5号核电机组——符合世界上安全要求最高的我国第三代核电技术“华龙一号”首堆示范工程相关设计。

“全新的堆型,严苛的安全要求,需要大量的设计图,相关设计标准化工作几乎为空白,压力非常大。”刘建辉说。

基于核安全的高要求,核电建筑结构不同于其他民用项目,在结构设计中缺乏具体可操作方法的技术规则,抗震只是原则性地给出了抗震设计基准和要求,采用何种方法、何种标准都需要根据各工程的实际制定详细的实施和验证准则,以证实核电厂的设计满足安全要求及安全目标。

“华龙一号”首堆示范工程将抗震要求从0.2g提高至0.3g 。“这不仅是核岛工程结构的地震动输入变化,整个核岛厂房内核电设备的楼层反应谱都需要重新计算评价。”刘建辉说,这就要求我们不仅要计算分析高达数十米的核岛厂房各层的楼层反应谱,还要对核岛厂房内所有管道、支吊架、仪表、设备等进行楼层反应谱计算分析,工作量巨大。

“华龙一号”作为我国推向世界的“名片”在结构设计上不仅要保证安全、还要做到经济。

刘建辉带领结构设计团队大胆探索创新,摒弃传统的设计思路和设计理念,优化设计方法,采用土建设计平面表示内容三维化,全面梳理设计流程和设计细节,与工程施工深度融合,打造出了一整套结构专业配筋标准图集及设计标准流程,出台了一系列设计过程的高效标准做法。

在二次钢结构设计中,刘建辉积极推进设计与施工的紧密融合,从设计环节、施工过程、结构成品,全程跟踪调研,并将施工过程、施工逻辑又一点点反馈到设计过程中,形成了核岛厂房二次钢结构标准化设计流程和标准化设计节点,推进设计、施工的模块化。

核电站廊道规模大、类型多、接口多、配合复杂是影响厂区建设施工场地和进度的重要因素。在施工图设计中,刘建辉带领设计团队结合现场经验反馈,深入研究规范及相关资料、对多种方案进行分析比较,总结出一套完整的计算方法,并将廊道设计总说明形成了企业标准。

“当时就想在设计中能做成标准的尽量做成标准,宜模尽模,这样可有效提高设计进度,质量还有保障。”刘建辉说,最后经过三个半月的连续奋战,终于在规定时间内完成了分工内全部设计。同时,在建筑结构设计专业还形成了一系列设计标准。

在“华龙一号”海外首堆工程巴基斯坦K2机组设计中,刘建辉设计团队分工内工作因设计质量高、安全风险低,设计成品得到了相关各方的一致好评,被巴方赞为“中国标准”。2021年5月20日,“华龙一号”海外首堆成功投入商运。

创新实践推动技术发展

20多年的实干和创新,不但使得刘建辉在技术升级的路上越走越远,在核能应用上带领团队还完成了“燕龙”池式核能供热堆研发,为清洁供暖需求研发出了安全经济、绿色环保的供热堆型产品。

“我们首先研究确立了‘燕龙’型号能够达到安全要求的总原则,借鉴了国外先进小堆模块化和非动能设计思路,采用新的深水换料思路,管网和热源整体经济性评价等一系列方案。”刘建辉说,他们还对涉及的所有系统功能与核电系统相对比,并进行了优化提升。

超强的业务知识让刘建辉突破了多项技术,创新了很多提升安全的措施,使他在不断攀登高峰的过程中,还带出了一支敢打敢拼的技术团队。“跟着刘总一起搞科研,虽然累,但是能学到很多书上没有的东西,成果出来我们每个人都充满了成就感。”电力研究设计所总工程师贾卫超说。

刘建辉精益求精,专注创新的工作风格和工作方式直接影响着他带领的科研团队。“在一次有限元计算中,为了确保计算公式的准确,他甚至找到大学课本来追根溯源。”建筑结构所结构一室主任工程师杨熙说,当时大家都感觉自愧不如。

每当相关专业领域有新的规范出台时,刘建辉就会召集团队逐条研究学习吃透。而随着时代前沿技术的发展,更是持续激励着这个年轻的团队在创意和想法上大胆跨界。“我们如何把核电设计做成系列,根据不同地震地质条件选取相适应的方法?是否可以做成模块化小型堆?”……

刘建辉在核电建筑结构领域,虽然已经成为学科带头人和知名专家,但他科研创新的劲头始终没有消减过,“技术更新是无止境的,核电的安全要求也在不断提升,未来核电厂建设的重点是寻求技术上的创新,既要保证安全,又能做到经济。”刘建辉将带领技术团队在核电建设领域继续披荆斩棘、奋力前行。

(文/河北工人报记者王超 图/记者毕春华)

(原载于2022年9月17日河北工人报)
责任编辑:尹文卓

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