中國在三代核電建設(shè)領(lǐng)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(fā)出第一度電的50多年后，我國自主三代核電“華龍一號”全球首堆投入商業(yè)運行。這意味著我國核電技術(shù)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”的特點在于，它是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代百萬千瓦級核電技術(shù)，其全球首堆建設(shè)設(shè)備國產(chǎn)化率不低于88%。
從跟跑到并跑再到領(lǐng)先，中國核電走過了半個多世紀(jì)。1966年，在四川某片山區(qū)中，一個試驗堆發(fā)出了中國第一度核電。
如今，面對中國核電技術(shù)的不斷突破，曾參與建造該試驗堆的黃士鑒說：“我們干了一件事，當(dāng)年就是這么默默無聞，現(xiàn)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(shù)，“華龍一號”走了一條不尋常的路線。
1997年的一個午后，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(shù)參數(shù)。彼時，我國自行設(shè)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(tuán)“華龍一號”副總設(shè)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(jié)果，中間歷時二十余年。
在那次討論的方案中，中國核電人創(chuàng)造性地提出了“177堆芯”方案，而當(dāng)時國際上的核電站普遍采用的是“157堆芯”。
“華龍一號”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)而動全身，從“157堆芯”到“177堆芯”，看似簡單，實則很復(fù)雜，增加或者減少堆芯，不是隨意增減幾盒燃料那么簡單，而是整個反應(yīng)堆的堆芯系統(tǒng)都要重新設(shè)計。
后來，中核集團(tuán)科研團(tuán)隊不斷汲取國際上第三代核電站設(shè)計理念，重新定位了自主百萬千瓦級技術(shù)的研發(fā)目標(biāo)，形成了一個具有三代特征的自主核電技術(shù)，這就是“華龍一號”的前身——CP1000機型。
CP1000計劃于2011年開工。2011年3月8日，眼看著十多臺推土機已經(jīng)抵達(dá)現(xiàn)場，轟隆隆地開始挖土了。在場的核電人非常激動，設(shè)計人員10多年的成果終于要從藍(lán)圖變?yōu)楝F(xiàn)實。
可是，誰都沒有想到，3天后，發(fā)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(jīng)歷時眼睛濕潤了。他說，當(dāng)時身邊很多技術(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)部討論會上，談到激動時，許多人都落了淚——搞中國自主的核電技術(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”全球首堆示范工程就是其中的5號機組。
日本福島核事故阻止了CP1000的建設(shè)，給技術(shù)人員帶來的挑戰(zhàn)則是中國的三代核電技術(shù)能否比CP1000的技術(shù)方案更安全?
對此，中核集團(tuán)“華龍一號”總設(shè)計師邢繼帶領(lǐng)團(tuán)隊重新研發(fā)攻關(guān)，對標(biāo)國際最先進(jìn)的三代核電技術(shù)，提出了能動與非能動相結(jié)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(tuán)隊用0.3g來回答。
這個專業(yè)術(shù)語，指的是峰值加速度，也是核電站用來確定抗震的設(shè)計基準(zhǔn)。也就是說，不管震源在哪里，也不管能量通過何種地質(zhì)構(gòu)造傳遞而來，只要反應(yīng)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(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”用實力證明了自己。2014年，繼通過國內(nèi)權(quán)威評審后，國際原子能機構(gòu)(IAEA)針對“華龍一號”的通用反應(yīng)堆設(shè)計審查的結(jié)論也于年底出爐——ACP1000在設(shè)計安全方面是成熟可靠的。
2014年11月3日，國家能源局復(fù)函同意福清核電廠5、6號機組工程調(diào)整為“華龍一號”技術(shù)方案。
經(jīng)過30余年對國外技術(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”終于獲得了認(rèn)可，并進(jìn)入落地實施階段。
騰飛
一代代中國核電人在“引進(jìn)”的夾縫中，自主創(chuàng)新、苦苦掙扎、歷經(jīng)艱難。年輕一代大多聽過“引進(jìn)”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(shè)備出口時要經(jīng)過外國廠商同意等。
“還有要談判費的呢!”核動力院設(shè)計所儀控工程中心副主任馬權(quán)就親身經(jīng)歷過。2016年之前，我國核電廠的DCS控制系統(tǒng)(集散控制系統(tǒng))還是買國外的，這相當(dāng)于核電廠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)掌握在別人手上，如何使用都得聽外國專家的，“他們不會告訴你底層代碼、電路設(shè)計、驅(qū)動程序……碰上設(shè)備維修，就得請他們幫忙，光維修費就得一大筆”。
2013年開始，在院里的支持下，馬權(quán)拉著相關(guān)專業(yè)的四五個人組了團(tuán)隊，著手開發(fā)自主的DCS系統(tǒng)，這套后來被命名為“龍鱗系統(tǒng)”的DCS系統(tǒng)前后開發(fā)歷時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，比國際標(biāo)準(zhǔn)的誤碼率，小數(shù)點還向左移動了一位。
這樣的案例在“華龍一號”的研發(fā)建造過程中有很多。“華龍一號”首堆工程涉及大的專業(yè)領(lǐng)域70多個、80多個構(gòu)筑物、360多個系統(tǒng)，工程設(shè)計圖紙在20萬張以上。尤其是設(shè)備國產(chǎn)化率較高，包含“三新”設(shè)備(新設(shè)計、新廠家、新技術(shù))111項?？梢哉f，每一個細(xì)節(jié)的創(chuàng)新，都對設(shè)計、采購、施工、調(diào)試，乃至商務(wù)、核安全等各個環(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，華龍建設(shè)者們將所有的精力與智慧傾注于這一國之重器。工程建設(shè)進(jìn)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(xiàn)場，黑壓壓的天空下，狂風(fēng)暴雨似要襲來。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的。歷時2095天，“華龍一號”終于商運，這顯然不是核電發(fā)展的終點，但有一點已經(jīng)再清楚不過：無論是核電還是中國，巨龍騰飛了。
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