中國(guó)在三代核電建設(shè)領(lǐng)域打了一場(chǎng)漂亮的翻身仗——2021年第一個(gè)月,在中國(guó)利用核動(dòng)力發(fā)出第一度電的50多年后,我國(guó)自主三代核電“華龍一號(hào)”全球首堆投入商業(yè)運(yùn)行。這意味著我國(guó)核電技術(shù)水平和綜合實(shí)力躋身世界第一方陣。
作為中國(guó)核電的“國(guó)家名片”,“華龍一號(hào)”的特點(diǎn)在于,它是我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代百萬(wàn)千瓦級(jí)核電技術(shù),其全球首堆建設(shè)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率不低于88%。
從跟跑到并跑再到領(lǐng)先,中國(guó)核電走過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)。1966年,在四川某片山區(qū)中,一個(gè)試驗(yàn)堆發(fā)出了中國(guó)第一度核電。
如今,面對(duì)中國(guó)核電技術(shù)的不斷突破,曾參與建造該試驗(yàn)堆的黃士鑒說(shuō):“我們干了一件事,當(dāng)年就是這么默默無(wú)聞,現(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)又覺(jué)得它驚天動(dòng)地,走過(guò)來(lái)了,而已。”
碰壁
說(shuō)起三代核電技術(shù),“華龍一號(hào)”走了一條不尋常的路線。
1997年的一個(gè)午后,距離成都百余公里的山坳中,一棟兩層辦公樓里回蕩著激烈爭(zhēng)論的聲音,二十幾名科研人員在此討論著中國(guó)自主百萬(wàn)千瓦級(jí)核電方案的主要技術(shù)參數(shù)。彼時(shí),我國(guó)自行設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行管理的第一座30萬(wàn)千瓦壓水堆核電站——秦山核電站才投入運(yùn)營(yíng)沒(méi)多久。
“動(dòng)力院人的先見(jiàn)和憂患意識(shí)。”中核集團(tuán)“華龍一號(hào)”副總設(shè)計(jì)師劉昌文回憶那次討論時(shí)表示。不過(guò),就連他也沒(méi)想到,從播下“種子”到“華龍一號(hào)”開花結(jié)果,中間歷時(shí)二十余年。
在那次討論的方案中,中國(guó)核電人創(chuàng)造性地提出了“177堆芯”方案,而當(dāng)時(shí)國(guó)際上的核電站普遍采用的是“157堆芯”。
“華龍一號(hào)”技術(shù)的靈魂就在于“177堆芯”,這不僅提高了發(fā)電功率,還提升了安全性。就像電熱水壺加熱一壺水,發(fā)熱絲增多的話,發(fā)熱絲所需要的溫度就可以更低一些,從而提高可控性。
核反應(yīng)堆牽一發(fā)而動(dòng)全身,從“157堆芯”到“177堆芯”,看似簡(jiǎn)單,實(shí)則很復(fù)雜,增加或者減少堆芯,不是隨意增減幾盒燃料那么簡(jiǎn)單,而是整個(gè)反應(yīng)堆的堆芯系統(tǒng)都要重新設(shè)計(jì)。
后來(lái),中核集團(tuán)科研團(tuán)隊(duì)不斷汲取國(guó)際上第三代核電站設(shè)計(jì)理念,重新定位了自主百萬(wàn)千瓦級(jí)技術(shù)的研發(fā)目標(biāo),形成了一個(gè)具有三代特征的自主核電技術(shù),這就是“華龍一號(hào)”的前身——CP1000機(jī)型。
CP1000計(jì)劃于2011年開工。2011年3月8日,眼看著十多臺(tái)推土機(jī)已經(jīng)抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng),轟隆隆地開始挖土了。在場(chǎng)的核電人非常激動(dòng),設(shè)計(jì)人員10多年的成果終于要從藍(lán)圖變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
可是,誰(shuí)都沒(méi)有想到,3天后,發(fā)生在日本福島的核事故將夢(mèng)想擊得粉碎。
受福島事故影響,我國(guó)暫停審批核電項(xiàng)目,包括開展前期工作的項(xiàng)目,同時(shí),全面審查在建核電站,切實(shí)排查安全隱患,確保絕對(duì)安全。
劉昌文回憶這段經(jīng)歷時(shí)眼睛濕潤(rùn)了。他說(shuō),當(dāng)時(shí)身邊很多技術(shù)人員都很失落和彷徨,CP1000就像自己的孩子,懷胎十月,眼看就要降生了,卻最終夭折。在一次內(nèi)部討論會(huì)上,談到激動(dòng)時(shí),許多人都落了淚——搞中國(guó)自主的核電技術(shù)為何就這么難?
改進(jìn)
如今,在福建省東部沿海的小城市福清,沿著海岸線往內(nèi)陸幾公里,分布著6座形似子彈頭的水泥包,那是核電的關(guān)鍵設(shè)施,被稱為“核島”。“華龍一號(hào)”全球首堆示范工程就是其中的5號(hào)機(jī)組。
日本福島核事故阻止了CP1000的建設(shè),給技術(shù)人員帶來(lái)的挑戰(zhàn)則是中國(guó)的三代核電技術(shù)能否比CP1000的技術(shù)方案更安全?
對(duì)此,中核集團(tuán)“華龍一號(hào)”總設(shè)計(jì)師邢繼帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)重新研發(fā)攻關(guān),對(duì)標(biāo)國(guó)際最先進(jìn)的三代核電技術(shù),提出了能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合、雙層安全殼等一系列革新理念,ACP1000機(jī)型最終面世。
ACP1000能抗多大級(jí)別的地震?邢繼及團(tuán)隊(duì)用0.3g來(lái)回答。
這個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ),指的是峰值加速度,也是核電站用來(lái)確定抗震的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。也就是說(shuō),不管震源在哪里,也不管能量通過(guò)何種地質(zhì)構(gòu)造傳遞而來(lái),只要反應(yīng)堆所處的地表水平向和豎向的震動(dòng)峰值加速度不超過(guò)0.3g,核電站都是安全的。
“這能夠涵蓋中國(guó)幾乎所有的廠址。”邢繼說(shuō),歐洲的EPR堆型為0.25g,而0.3g相當(dāng)于在抗震要求上又有了重大的提升。
在硬碰硬的技術(shù)較量中,“華龍一號(hào)”用實(shí)力證明了自己。2014年,繼通過(guò)國(guó)內(nèi)權(quán)威評(píng)審后,國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)針對(duì)“華龍一號(hào)”的通用反應(yīng)堆設(shè)計(jì)審查的結(jié)論也于年底出爐——ACP1000在設(shè)計(jì)安全方面是成熟可靠的。
2014年11月3日,國(guó)家能源局復(fù)函同意福清核電廠5、6號(hào)機(jī)組工程調(diào)整為“華龍一號(hào)”技術(shù)方案。
經(jīng)過(guò)30余年對(duì)國(guó)外技術(shù)的引進(jìn)、消化吸收和創(chuàng)新后,經(jīng)歷了一系列坎坷與挫折后,自主品牌“華龍一號(hào)”終于獲得了認(rèn)可,并進(jìn)入落地實(shí)施階段。
騰飛
一代代中國(guó)核電人在“引進(jìn)”的夾縫中,自主創(chuàng)新、苦苦掙扎、歷經(jīng)艱難。年輕一代大多聽(tīng)過(guò)“引進(jìn)”時(shí)的故事,比如外國(guó)廠商要求捆綁銷售核電站的某些部件、核設(shè)備出口時(shí)要經(jīng)過(guò)外國(guó)廠商同意等。
“還有要談判費(fèi)的呢!”核動(dòng)力院設(shè)計(jì)所儀控工程中心副主任馬權(quán)就親身經(jīng)歷過(guò)。2016年之前,我國(guó)核電廠的DCS控制系統(tǒng)(集散控制系統(tǒng))還是買國(guó)外的,這相當(dāng)于核電廠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)掌握在別人手上,如何使用都得聽(tīng)外國(guó)專家的,“他們不會(huì)告訴你底層代碼、電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序……碰上設(shè)備維修,就得請(qǐng)他們幫忙,光維修費(fèi)就得一大筆”。
2013年開始,在院里的支持下,馬權(quán)拉著相關(guān)專業(yè)的四五個(gè)人組了團(tuán)隊(duì),著手開發(fā)自主的DCS系統(tǒng),這套后來(lái)被命名為“龍鱗系統(tǒng)”的DCS系統(tǒng)前后開發(fā)歷時(shí)5年,其中核心技術(shù)指標(biāo)誤碼率達(dá)到了10的負(fù)11次方,比國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的誤碼率,小數(shù)點(diǎn)還向左移動(dòng)了一位。
這樣的案例在“華龍一號(hào)”的研發(fā)建造過(guò)程中有很多。“華龍一號(hào)”首堆工程涉及大的專業(yè)領(lǐng)域70多個(gè)、80多個(gè)構(gòu)筑物、360多個(gè)系統(tǒng),工程設(shè)計(jì)圖紙?jiān)?0萬(wàn)張以上。尤其是設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率較高,包含“三新”設(shè)備(新設(shè)計(jì)、新廠家、新技術(shù))111項(xiàng)??梢哉f(shuō),每一個(gè)細(xì)節(jié)的創(chuàng)新,都對(duì)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、調(diào)試,乃至商務(wù)、核安全等各個(gè)環(huán)節(jié)提出了更高的要求。
技術(shù)研發(fā)難,工程建設(shè)亦難。2015年開工以來(lái),華龍建設(shè)者們將所有的精力與智慧傾注于這一國(guó)之重器。工程建設(shè)進(jìn)入最為曲折的時(shí)期。邢繼用這樣一幅畫記錄下那時(shí)的感受:“華龍一號(hào)”全球首堆工程現(xiàn)場(chǎng),黑壓壓的天空下,狂風(fēng)暴雨似要襲來(lái)。他為之取名為《華龍2016》。
自主核電的核心關(guān)鍵設(shè)備不受制于人,就是這樣一步步干出來(lái)的。歷時(shí)2095天,“華龍一號(hào)”終于商運(yùn),這顯然不是核電發(fā)展的終點(diǎn),但有一點(diǎn)已經(jīng)再清楚不過(guò):無(wú)論是核電還是中國(guó),巨龍騰飛了。
評(píng)論