三代核電突圍記
2021年02月18日06:11

原標題:三代核電突圍記

中國在三代核電建設領域打了一場漂亮的翻身仗——2021年第一個月,在中國利用核動力發出第一度電的50多年後,我國自主三代核電“華龍一號”全球首堆投入商業運行。這意味著我國核電技術水平和綜合實力躋身世界第一方陣。

作為中國核電的“國家名片”,“華龍一號”的特點在於,它是我國具有完全自主知識產權的三代百萬千瓦級核電技術,其全球首堆建設設備國產化率不低於88%。

從跟跑到並跑再到領先,中國核電走過了半個多世紀。1966年,在四川某片山區中,一個試驗堆發出了中國第一度核電。

如今,面對中國核電技術的不斷突破,曾參與建造該試驗堆的黃士鑒說:“我們幹了一件事,當年就是這麼默默無聞,現在回過頭來又覺得它驚天動地,走過來了,而已。”

碰壁

說起三代核電技術,“華龍一號”走了一條不尋常的路線。

1997年的一個午後,距離成都百餘公里的山坳中,一棟兩層辦公樓里迴蕩著激烈爭論的聲音,二十幾名科研人員在此討論著中國自主百萬千瓦級核電方案的主要技術參數。彼時,我國自行設計、建造和運行管理的第一座30萬千瓦壓水堆核電站——秦山核電站才投入運營沒多久。

“動力院人的先見和憂患意識。”中核集團“華龍一號”副總設計師劉昌文回憶那次討論時表示。不過,就連他也沒想到,從播下“種子”到“華龍一號”開花結果,中間曆時二十餘年。

在那次討論的方案中,中國核電人創造性地提出了“177堆芯”方案,而當時國際上的核電站普遍採用的是“157堆芯”。

“華龍一號”技術的靈魂就在於“177堆芯”,這不僅提高了發電功率,還提升了安全性。就像電熱水壺加熱一壺水,發熱絲增多的話,發熱絲所需要的溫度就可以更低一些,從而提高可控性。

核反應堆牽一髮而動全身,從“157堆芯”到“177堆芯”,看似簡單,實則很複雜,增加或者減少堆芯,不是隨意增減幾盒燃料那麼簡單,而是整個反應堆的堆芯系統都要重新設計。

後來,中核集團科研團隊不斷汲取國際上第三代核電站設計理念,重新定位了自主百萬千瓦級技術的研發目標,形成了一個具有三代特徵的自主核電技術,這就是“華龍一號”的前身——CP1000機型。

CP1000計劃於2011年開工。2011年3月8日,眼看著十多台推土機已經抵達現場,轟隆隆地開始挖土了。在場的核電人非常激動,設計人員10多年的成果終於要從藍圖變為現實。

可是,誰都沒有想到,3天后,發生在日本福島的核事故將夢想擊得粉碎。

受福島事故影響,我國暫停審批核電項目,包括開展前期工作的項目,同時,全面審查在建核電站,切實排查安全隱患,確保絕對安全。

劉昌文回憶這段經曆時眼睛濕潤了。他說,當時身邊很多技術人員都很失落和徬徨,CP1000就像自己的孩子,懷胎十月,眼看就要降生了,卻最終夭折。在一次內部討論會上,談到激動時,許多人都落了淚——搞中國自主的核電技術為何就這麼難?

改進

如今,在福建省東部沿海的小城市福清,沿著海岸線往內陸幾公里,分佈著6座形似子彈頭的水泥包,那是核電的關鍵設施,被稱為“核島”。“華龍一號”全球首堆示範工程就是其中的5號機組。

日本福島核事故阻止了CP1000的建設,給技術人員帶來的挑戰則是中國的三代核電技術能否比CP1000的技術方案更安全?

對此,中核集團“華龍一號”總設計師邢繼帶領團隊重新研發攻關,對標國際最先進的三代核電技術,提出了能動與非能動相結合、雙層安全殼等一系列革新理念,ACP1000機型最終面世。

ACP1000能抗多大級別的地震?邢繼及團隊用0.3g來回答。

這個專業術語,指的是峰值加速度,也是核電站用來確定抗震的設計基準。也就是說,不管震源在哪裡,也不管能量通過何種地質構造傳遞而來,只要反應堆所處的地表水平向和豎向的震動峰值加速度不超過0.3g,核電站都是安全的。

“這能夠涵蓋中國幾乎所有的廠址。”邢繼說,歐洲的EPR堆型為0.25g,而0.3g相當於在抗震要求上又有了重大的提升。

在硬碰硬的技術較量中,“華龍一號”用實力證明了自己。2014年,繼通過國內權威評審後,國際原子能機構(IAEA)針對“華龍一號”的通用反應堆設計審查的結論也於年底出爐——ACP1000在設計安全方面是成熟可靠的。

2014年11月3日,國家能源局複函同意福清核電廠5、6號機組工程調整為“華龍一號”技術方案。

經過30餘年對國外技術的引進、消化吸收和創新後,經曆了一系列坎坷與挫折後,自主品牌“華龍一號”終於獲得了認可,並進入落地實施階段。

騰飛

一代代中國核電人在“引進”的夾縫中,自主創新、苦苦掙紮、曆經艱難。年輕一代大多聽過“引進”時的故事,比如外國廠商要求捆綁銷售核電站的某些部件、核設備出口時要經過外國廠商同意等。

“還有要談判費的呢!”核動力院設計所儀控工程中心副主任馬權就親身經曆過。2016年之前,我國核電廠的DCS控制系統(集散控制系統)還是買國外的,這相當於核電廠的中樞神經系統掌握在別人手上,如何使用都得聽外國專家的,“他們不會告訴你底層代碼、電路設計、驅動程式……碰上設備維修,就得請他們幫忙,光維修費就得一大筆”。

2013年開始,在院里的支援下,馬權拉著相關專業的四五個人組了團隊,著手開發自主的DCS系統,這套後來被命名為“龍鱗系統”的DCS系統前後開發曆時5年,其中核心技術指標誤碼率達到了10的負11次方,比國際標準的誤碼率,小數點還向左移動了一位。

這樣的案例在“華龍一號”的研發建造過程中有很多。“華龍一號”首堆工程涉及大的專業領域70多個、80多個構築物、360多個系統,工程設計圖紙在20萬張以上。尤其是設備國產化率較高,包含“三新”設備(新設計、新廠家、新技術)111項。可以說,每一個細節的創新,都對設計、採購、施工、調試,乃至商務、核安全等各個環節提出了更高的要求。

技術研發難,工程建設亦難。2015年開工以來,華龍建設者們將所有的精力與智慧傾注於這一國之重器。工程建設進入最為曲折的時期。邢繼用這樣一幅畫記錄下那時的感受:“華龍一號”全球首堆工程現場,黑壓壓的天空下,狂風暴雨似要襲來。他為之取名為《華龍2016》。

自主核電的核心關鍵設備不受製於人,就是這樣一步步幹出來的。曆時2095天,“華龍一號”終於商運,這顯然不是核電發展的終點,但有一點已經再清楚不過:無論是核電還是中國,巨龍騰飛了。

中青報·中青網記者 張均斌 來源:中國青年報

2021年02月18日 02 版

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