Monozukuri hiện đại: Xây dựng lò phản ứng hạt nhân tại nhà máy Kobe của MHI
Một tòa nhà nhà máy đơn giản ở Kobe, thành phố cảng phía tây Nhật Bản, là nơi lưu giữ một kỳ tích về kỹ thuật chính xác hiếm có trên thế giới. Bên trong đó, một vỏ kim loại khổng lồ – cao 11 mét, đường kính 4 mét, nặng 130 tấn – được di chuyển chậm rãi dọc theo một loạt các máy công cụ. Mỗi máy này đều lớn bằng một ngôi nhà và mỗi máy đều có mục đích riêng: tiện, phay hoặc hàn các bộ phận vào vỏ.
Từng bước một, hơn 500 thành phần như ống dẫn hướng, tấm chắn và các thành phần khác được lắp ráp, nhiều thành phần được làm từ thép không gỉ chống ăn mòn và được gia công theo dung sai cộng/trừ 0,1 mm. Kết quả, sau 40 tháng, là một bình chịu áp suất lò phản ứng bên trong – trái tim của lò phản ứng hạt nhân – chứa nhiên liệu lò phản ứng urani và trong quá trình vận hành, được đổ đầy nước rất nóng, có áp suất cao và – rất nhanh – nước phóng xạ. Nước sôi thành hơi trong các máy phát hơi nước được kết nối và sau đó được đẩy qua một hệ thống đường ống riêng biệt để dẫn động tua bin và máy phát điện để sản xuất điện.
Gia công bình áp suất lò phản ứng bên trong tại Kobe
Khả năng cung cấp khối lượng lớn điện cơ bản không phát thải, đáng tin cậy của ngành công nghiệp hạt nhân là một lợi thế mạnh mẽ vào thời điểm biến đổi khí hậu và an ninh năng lượng đang trở thành mối quan tâm cấp bách trên toàn cầu. Ngày càng có nhiều quốc gia xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới, khởi động lại các nhà máy đã đóng cửa và kéo dài tuổi thọ của các nhà máy đang hoạt động. Sau một thời gian dài gián đoạn sau thảm họa Fukushima Daiichi năm 2011, các đơn đặt hàng bắt đầu chảy trở lại và dư luận đang chuyển sang ủng hộ - ngay cả ở Nhật Bản.
Quay trở lại vị trí hàng đầu
Đây là bước phát triển đáng hoan nghênh của Tập đoàn Mitsubishi Heavy Industries (MHI), một công ty đã tham gia vào lĩnh vực hạt nhân trong hơn nửa thế kỷ và đã xây dựng nhà máy hạt nhân đầu tiên của Nhật Bản, lò phản ứng nước áp suất (PWR), vào năm 1970.
Ngày nay, MHI là một trong số ít công ty thuộc nhóm các quốc gia OECD có thể cung cấp dịch vụ trọn gói từ R&D, lập kế hoạch và thiết kế đến sản xuất, lắp đặt và đưa vào vận hành, kiểm tra và bảo dưỡng thường xuyên và quản lý dự án nói chung. Do đó, công ty đã tham gia xây dựng tất cả 24 nhà máy PWR của Nhật Bản và cung cấp các thành phần chính cho khách hàng tại Hoa Kỳ, Pháp và một số quốc gia châu Âu và châu Á khác.
Là nhà sản xuất hạt nhân hàng đầu của Nhật Bản, tập đoàn này cũng đang phát triển thế hệ lò phản ứng nước nhẹ tiên tiến tiếp theo (với các tính năng an toàn được cải tiến), cũng như các lò phản ứng khí mô-đun nhỏ, siêu nhỏ, nhanh và nhiệt độ cao. Trên bình diện quốc tế, MHI đóng vai trò quan trọng trong dự án ITER đang cố gắng giải quyết vấn đề tổng hợp hạt nhân; trong nước, hiện tại tập trung vào việc khởi động lại đội tàu hạt nhân của Nhật Bản, cả nhà máy PWR của riêng mình và lò phản ứng nước sôi (BWR) do những bên khác xây dựng.
Trung tâm của chuyên môn lịch sử này và nhiều kế hoạch tăng trưởng trong tương lai của công ty là Kobe. Trước đây được gọi là Xưởng đóng tàu và Nhà máy cơ khí Kobe, cơ sở khổng lồ rộng 670 nghìn mét vuông này thực sự bắt đầu hoạt động như một xưởng đóng tàu vào năm 1905 và đóng tàu ngầm và - tình cờ - đóng ô tô đầu tiên của Nhật Bản. Đây cũng là nơi đặt nhà máy Takasago, nơi MHI chế tạo các tua-bin khí hàng đầu thế giới, tách ra vào năm 1964.
Ngày nay, Kobe vẫn sản xuất tàu ngầm, cũng như các bộ phận máy bay và tên lửa, máy làm lạnh và các bộ phận khác. Tuy nhiên, hơn một nửa doanh thu của công ty -- khoảng 250 tỷ yên (1,6 tỷ đô la) trong năm tài chính trước -- đến từ hoạt động kinh doanh hạt nhân như kỹ thuật, xây dựng, dịch vụ bảo trì và sản xuất các bộ phận cốt lõi của nhà máy điện hạt nhân: bình chịu áp suất lò phản ứng, máy phát hơi nước thậm chí còn lớn hơn và tất cả các đường ống và ống lớn và nhỏ kết nối những thứ này hoặc lắp bên trong chúng.
Một hoạt động chất lượng
Mặc dù các bộ phận rất khác nhau, nhưng quy trình sản xuất chúng lại tương tự nhau. Có sự chú ý rất lớn đến từng chi tiết kết hợp với các phương pháp độc quyền được phát triển trong nhà máy – chẳng hạn như máy khoan tùy chỉnh khoét rỗng 4.500 ống trong mỗi máy phát hơi với độ chính xác cao và đảm bảo độ mịn.
Những nhiệm vụ đòi hỏi khắt khe như vậy đòi hỏi thiết bị tốt nhất và phương pháp hiện đại nhất. Các khoang nhà máy được xếp chồng lên nhau bằng các máy công cụ cao cấp từ Đức, Ý và Nhật Bản. Và Kobe chuyên về các kỹ thuật hàn tiên tiến, như hàn chùm tia điện tử có thể làm nóng chảy các mảnh kim loại dày trong một lần và không cần vật liệu hàn, giúp giảm thiểu mọi biến dạng.
Các thành phần chính của Lò phản ứng nước nhẹ tiên tiến "SRZ®-1200"
Ngày càng có nhiều bước được tự động hóa, mặc dù một số bước đòi hỏi nhiều công sức nhất vẫn cần đến con người. Việc hàn hai bộ phận chính của mỗi máy phát hơi với nhau mất ba ngày và trong khi mỏ hàn hồ quang chìm bên ngoài được điều khiển bằng máy, thì mối hàn bên trong được hàn bởi một công nhân làm việc bên trong máy phát trong các ca ngắn ở nhiệt độ hơn 150°C.
Ưu tiên an toàn
MHI thể hiện sự chú ý tương tự đến từng chi tiết khi nói đến kiểm soát chất lượng, bảo trì và vận hành – với
an toàn là ưu tiên hàng đầu tuyệt đối của mình. Các thành phần được kiểm tra ở mỗi giai đoạn sản xuất và văn hóa an toàn trong số các nhân viên được củng cố thông qua đào tạo thường xuyên, hội thảo, kiểm toán và một hội trường triển lãm trưng bày các sự cố trước đây - nơi nhân viên dự kiến sẽ đến thăm ít nhất hàng năm.
Ngoài ra, Kobe có trung tâm đào tạo bảo trì riêng tự hào có mô hình của một lò phản ứng kích thước đầy đủ có thể bị ngập hơn 1.000 tấn nước để công nhân bảo trì có thể đào tạo trong điều kiện thực tế.
Để hỗ trợ thêm cho cả khách hàng và kỹ sư bảo trì, MHI đã phát triển một số thiết bị kiểm tra của riêng mình, bao gồm cảm biến siêu âm và máy quét có thể kiểm tra tính toàn vẹn của đường ống và kiểm tra các mối hàn xem có bị hư hỏng không. Vì thiết bị hạt nhân (với hàng nghìn ống) cần được kiểm tra sau mỗi 13 tháng, nên khả năng hoạt động nhanh chóng và không có sự giám sát của con người là chìa khóa của các hệ thống này.
Robot A-UT độc quyền của MHI có thể hoạt động trong môi trường phóng xạ
Tuy nhiên, thiết bị kiểm tra bắt mắt nhất là robot A-UT, được phát triển và chế tạo hoàn toàn tại Kobe. Trông nó hơi giống một con hươu cao cổ bằng kim loại nhỏ, có một cánh tay rô-bốt với bảy trục và một miếng đệm cảm biến ở cuối, và có thể bơi như một chiếc tàu ngầm bên trong bình phản ứng hoặc bám trên tường bằng chân đế chân không.
Thời gian và công sức bỏ ra để phát triển rô-bốt này và niềm tự hào rõ ràng của đội ngũ Kobe khi giải thích các chức năng của nó minh họa cho cam kết của MHI đối với hoạt động kinh doanh điện hạt nhân, được thiết lập để cung cấp cho tập đoàn nhiều năm tăng trưởng có lãi đồng thời đóng góp quan trọng vào quá trình khử cacbon trên toàn thế giới.
