中国青年报:三代核电突围记

  

发布时间:2021-02-20 信息来源:默认部门

  中国在三代核电建设领域打了一场漂亮的翻身仗——2021年第一个月,在中国利用核动力发出第一度电的50多年后,我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆投入商业运行。这意味着我国核电技术水平和综合实力跻身世界第一方阵。

  作为中国核电的“国家名片”,“华龙一号”的特点在于,它是我国具有完全自主知识产权的三代百万千瓦级核电技术,其全球首堆建设设备国产化率不低于88%。

  从跟跑到并跑再到领先,中国核电走过了半个多世纪。1966年,在四川某片山区中,一个试验堆发出了中国第一度核电。

  如今,面对中国核电技术的不断突破,曾参与建造该试验堆的黄士鉴说:“我们干了一件事,当年就是这么默默无闻,现在回过头来又觉得它惊天动地,走过来了,而已。”

  碰壁

  说起三代核电技术,“华龙一号”走了一条不寻常的路线。

  1997年的一个午后,距离成都百余公里的山坳中,一栋两层办公楼里回荡着激烈争论的声音,二十几名科研人员在此讨论着中国自主百万千瓦级核电方案的主要技术参数。彼时,我国自行设计、建造和运行管理的第一座30万千瓦压水堆核电站——秦山核电站才投入运营没多久。

  “动力院人的先见和忧患意识。”中核集团“华龙一号”副总设计师刘昌文回忆那次讨论时表示。不过,就连他也没想到,从播下“种子”到“华龙一号”开花结果,中间历时二十余年。

  在那次讨论的方案中,中国核电人创造性地提出了“177堆芯”方案,而当时国际上的核电站普遍采用的是“157堆芯”。

  “华龙一号”技术的灵魂就在于“177堆芯”,这不仅提高了发电功率,还提升了安全性。就像电热水壶加热一壶水,发热丝增多的话,发热丝所需要的温度就可以更低一些,从而提高可控性。

  核反应堆牵一发而动全身,从“157堆芯”到“177堆芯”,看似简单,实则很复杂,增加或者减少堆芯,不是随意增减几盒燃料那么简单,而是整个反应堆的堆芯系统都要重新设计。

  后来,中核集团科研团队不断汲取国际上第三代核电站设计理念,重新定位了自主百万千瓦级技术的研发目标,形成了一个具有三代特征的自主核电技术,这就是“华龙一号”的前身——CP1000机型。

  CP1000计划于2011年开工。2011年3月8日,眼看着十多台推土机已经抵达现场,轰隆隆地开始挖土了。在场的核电人非常激动,设计人员10多年的成果终于要从蓝图变为现实。

  可是,谁都没有想到,3天后,发生在日本福岛的核事故将梦想击得粉碎。

  受福岛事故影响,我国暂停审批核电项目,包括开展前期工作的项目,同时,全面审查在建核电站,切实排查安全隐患,确保绝对安全。

  刘昌文回忆这段经历时眼睛湿润了。他说,当时身边很多技术人员都很失落和彷徨,CP1000就像自己的孩子,怀胎十月,眼看就要降生了,却最终夭折。在一次内部讨论会上,谈到激动时,许多人都落了泪——搞中国自主的核电技术为何就这么难?

  改进

  如今,在福建省东部沿海的小城市福清,沿着海岸线往内陆几公里,分布着6座形似子弹头的水泥包,那是核电的关键设施,被称为“核岛”。“华龙一号”全球首堆示范工程就是其中的5号机组。

  日本福岛核事故阻止了CP1000的建设,给技术人员带来的挑战则是中国的三代核电技术能否比CP1000的技术方案更安全?

  对此,中核集团“华龙一号”总设计师邢继带领团队重新研发攻关,对标国际最先进的三代核电技术,提出了能动与非能动相结合、双层安全壳等一系列革新理念,ACP1000机型最终面世。

  ACP1000能抗多大级别的地震?邢继及团队用0.3g来回答。

  这个专业术语,指的是峰值加速度,也是核电站用来确定抗震的设计基准。也就是说,不管震源在哪里,也不管能量通过何种地质构造传递而来,只要反应堆所处的地表水平向和竖向的震动峰值加速度不超过0.3g,核电站都是安全的。

  “这能够涵盖中国几乎所有的厂址。”邢继说,欧洲的EPR堆型为0.25g,而0.3g相当于在抗震要求上又有了重大的提升。

  在硬碰硬的技术较量中,“华龙一号”用实力证明了自己。2014年,继通过国内权威评审后,国际原子能机构(IAEA)针对“华龙一号”的通用反应堆设计审查的结论也于年底出炉——ACP1000在设计安全方面是成熟可靠的。

  2014年11月3日,国家能源局复函同意福清核电厂5、6号机组工程调整为“华龙一号”技术方案。

  经过30余年对国外技术的引进、消化吸收和创新后,经历了一系列坎坷与挫折后,自主品牌“华龙一号”终于获得了认可,并进入落地实施阶段。

  腾飞

  一代代中国核电人在“引进”的夹缝中,自主创新、苦苦挣扎、历经艰难。年轻一代大多听过“引进”时的故事,比如外国厂商要求捆绑销售核电站的某些部件、核设备出口时要经过外国厂商同意等。

  “还有要谈判费的呢!”核动力院设计所仪控工程中心副主任马权就亲身经历过。2016年之前,我国核电厂的DCS控制系统(集散控制系统)还是买国外的,这相当于核电厂的中枢神经系统掌握在别人手上,如何使用都得听外国专家的,“他们不会告诉你底层代码、电路设计、驱动程序……碰上设备维修,就得请他们帮忙,光维修费就得一大笔”。

  2013年开始,在院里的支持下,马权拉着相关专业的四五个人组了团队,着手开发自主的DCS系统,这套后来被命名为“龙鳞系统”的DCS系统前后开发历时5年,其中核心技术指标误码率达到了10的负11次方,比国际标准的误码率,小数点还向左移动了一位。

  这样的案例在“华龙一号”的研发建造过程中有很多。“华龙一号”首堆工程涉及大的专业领域70多个、80多个构筑物、360多个系统,工程设计图纸在20万张以上。尤其是设备国产化率较高,包含“三新”设备(新设计、新厂家、新技术)111项。可以说,每一个细节的创新,都对设计、采购、施工、调试,乃至商务、核安全等各个环节提出了更高的要求。

  技术研发难,工程建设亦难。2015年开工以来,华龙建设者们将所有的精力与智慧倾注于这一国之重器。工程建设进入最为曲折的时期。邢继用一幅画记录下那时的感受:“华龙一号”全球首堆工程现场,黑压压的天空下,狂风暴雨似要袭来。他为之取名为《华龙2016》。

  自主核电的核心关键设备不受制于人,就是这样一步步干出来的。历时2095天,“华龙一号”终于商运,这显然不是核电发展的终点,但有一点已经再清楚不过:无论是核电还是中国,巨龙腾飞了。