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從“萬(wàn)國牌”中殺出的華龍一號 中國自主三代核電突圍記

欄目:行業(yè)資訊 發(fā)布時(shí)間:2021-03-03


  從求合作到被求合作,邢繼的想法更堅定了:用開(kāi)放的姿態(tài)推進(jìn)和平利用核能技術(shù)的國際合作,但首先要堅持把核心技術(shù)掌握在自己手里。2015年5月7日,華龍一號全球首堆在福清正式開(kāi)工,中國自主三代核電突圍戰進(jìn)入沖刺階段。

  “我們能夠自己研制出‘兩彈一星’,為什么就不能自主研制出達到世界先進(jìn)水平的核電站?”中核集團華龍一號總設計師邢繼沒(méi)想到,為了求解這個(gè)問(wèn)題,他用了34年時(shí)間。

  您也許不知道,如今點(diǎn)亮家中那盞燈的電,可能來(lái)自我國首個(gè)具有世界先進(jìn)水平的自主三代核電站——春節前剛投入商業(yè)運行的華龍一號。3月1日,華龍一號全球首堆——福建福清核電5號機組“火力全開(kāi)”,滿(mǎn)功率運行發(fā)電,當天發(fā)電2700多萬(wàn)度。以每個(gè)家庭每天用電10度計算,可以點(diǎn)亮270萬(wàn)家的燈火。

  作為代表國家核心競爭力的國之重器,華龍一號核心設備均已實(shí)現國產(chǎn)化,我國終于成為繼美、法、俄后,真正掌握自主三代核電技術(shù)的國家。

  如果從1970年我國第一代核潛艇陸上模式堆發(fā)出的中國核能第1度電算起,中國的核電利用已走過(guò)50余年。從跟在別人身后的“小學(xué)生”,到平等的合作伙伴,成千上萬(wàn)的中國核工業(yè)人用自己的青春和熱血,讓這片全新的領(lǐng)域從篳路藍縷到星光璀璨,青絲變白發(fā)間,在核電“萬(wàn)國牌”夾縫中打造出一張嶄新的中國名片。

  不能只搞核爆炸,也要搞核電站

  1970年春節前,上海市領(lǐng)導向中央匯報工作時(shí),道出了當時(shí)上海面臨的嚴峻形勢:多家工廠(chǎng)由于缺電輪流停產(chǎn)。2月初,周恩來(lái)總理做出指示:“從長(cháng)遠來(lái)看,要解決上海和華東地區用電問(wèn)題,要靠核電?!?/p>

  核電,是利用原子核內部蘊藏的能量產(chǎn)生電能。一顆原子核,直徑只有一根頭發(fā)絲的一億分之一,卻蘊藏著(zhù)驚人能量。1千克的鈾235裂變以后產(chǎn)生的能量,大致相當于2700噸標準煤充分燃燒釋放的熱量。

  核電是戰略高科技產(chǎn)業(yè),是大國必爭之地。發(fā)展核電是和平時(shí)期保持和擁有強大核實(shí)力的重要途徑。第二次世界大戰結束后,世界各國科學(xué)家都把更多注意力轉向原子能和平利用。1970年11月,周總理對二機部(中核集團前身)負責人風(fēng)趣地說(shuō),二機部不能只搞核爆炸,也要搞核電站。

  但以我國當時(shí)薄弱的經(jīng)濟科技實(shí)力,攀登這座科學(xué)技術(shù)“最高峰”談何容易。

  1970年2月8日,上海市組織傳達了周總理關(guān)于建設核電的指示精神并研究了落實(shí)措施,我國第一座核電站工程由此得名“728工程”。誰(shuí)能想到這個(gè)中國核電的“頭號工程”,正式開(kāi)工已是16年后。

  1974年3月31日,人民大會(huì )堂新疆廳。我國著(zhù)名核動(dòng)力專(zhuān)家彭士祿、我國大陸第一座核電站總設計師歐陽(yáng)予拿出大量設計圖紙,外加一個(gè)有機玻璃制作的壓水堆模型,向周恩來(lái)、鄧小平等中央領(lǐng)導人匯報。這是周總理生前帶病主持的最后一次關(guān)于核工業(yè)的會(huì )議。

  他身子微微前傾,專(zhuān)心地聽(tīng)著(zhù)匯報,對每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)都仔細地提出問(wèn)題,比如,核電站排出來(lái)的廢物怎么處理。在核電站模型前,他邊看邊問(wèn),足足站了十分鐘。

  這次會(huì )議確定了我國首個(gè)核電站——位于浙江的秦山一期核電站采用30萬(wàn)千瓦壓水堆方案。

  但之后因缺少統一戰略方針和政策指導,工程幾經(jīng)浮沉甚至面臨下馬?!?28工程”忽上忽下的消息令科研人員揪心。但研究不能停,蒸汽發(fā)生器設計負責人劉家鈺給自己定下一條原則:“只要沒(méi)看見(jiàn)宣布工程下馬的中央正式文件,就沒(méi)有權力放下手中的計算尺?!?/p>

  終于在1986年,秦山一期30萬(wàn)千瓦級核電機組正式動(dòng)工,來(lái)自我國西北、西南等基地的核工業(yè)大軍向秦山集結,開(kāi)始了中國自主核電探索的首次沖鋒。此時(shí)全世界在運核電站已超過(guò)370座,其中包括很多百萬(wàn)千瓦級核電機組。

  1991年秦山一期30萬(wàn)千瓦級核電機組成功并網(wǎng)發(fā)電,中國大陸沒(méi)有核電站的歷史被改寫(xiě)。但與國外百萬(wàn)千瓦級技術(shù)相比,中國核電還有很長(cháng)的路要走。

  “萬(wàn)國牌”中埋頭苦學(xué)

  繼秦山核電站之后,廣東省也提出了發(fā)展核電的構想。

  1990年,伴隨著(zhù)改革開(kāi)放大潮,中國引進(jìn)法國技術(shù)在廣東大亞灣開(kāi)建第一個(gè)百萬(wàn)千瓦級核電站?!皬V東核電走的引進(jìn)、消化、吸收再創(chuàng )新之路,可以縮短我們探索的過(guò)程?!睍r(shí)任廣東核電站建設指揮部總指揮的彭土祿這樣說(shuō)。

  剛工作兩年多的邢繼被派去法國著(zhù)名核電公司Framatorn設在深圳的現場(chǎng)技術(shù)部,擔任工程師。在那里,他第一次見(jiàn)到當時(shí)國際上最先進(jìn)的核電設計圖紙,第一次接觸到現代化設計管理體系。那時(shí),他甚至整個(gè)中國核工業(yè),都只是“小學(xué)生”——沒(méi)有高標準的設計,裝備制造水平也十分落后,甚至連符合法國技術(shù)要求的水泥、鋼筋等基本材料都需要進(jìn)口。

  落后的不僅是基礎設施建設,核電人才的匱乏更是超出想象。運行核電站的核心技術(shù)人員是操縱員,我國最早一批核電站操縱員主要在法國接受培訓,每人所花的費用相當于一般人體重的黃金價(jià)格,所以他們被稱(chēng)為核電“黃金人”。

  “九五”期間,即1996—2000年,我國相繼購買(mǎi)了俄羅斯的壓水堆、加拿大的重水堆等。2006年,美國四臺AP1000核電機組“落戶(hù)”浙江三門(mén)和山東海陽(yáng)。引進(jìn)合同的墨跡未干,法國EPR機型也落腳廣東臺山。我國核電站發(fā)展步入“萬(wàn)國牌”階段。

  伴隨著(zhù)陸續開(kāi)展的國際合作,大批中國核電人在引進(jìn)、消化吸收中埋頭學(xué)習國外先進(jìn)核電技術(shù),為未來(lái)的自主研發(fā)蓄力。

  現任中核集團核動(dòng)力院科技委主任吳琳在上世紀90年代被派往法國學(xué)習核燃料設計技術(shù)。他清楚地記得,當時(shí)最困難的是計算機使用。學(xué)習時(shí)間緊,計算機又有限,為了驗算設計程序,中方技術(shù)人員經(jīng)常在機房待幾天幾夜算完才出來(lái),晚上困了找張桌子趴一會(huì )兒,醒了看計算結果,再接著(zhù)算。

  “睜開(kāi)眼就感覺(jué)鼻子不是鼻子,眼睛不是眼睛,都糊一起了?!钡屯聜兩兑差櫜簧?,想的就是快點(diǎn)把技術(shù)裝進(jìn)自己的腦袋里。

  在這樣艱苦的條件下,核動(dòng)力院技術(shù)人員掌握了法國人的核燃料設計程序,也慢慢培養出了自己的核燃料設計能力,為中國核電站用燃料組件自主化打下了堅實(shí)的基礎。

  從引進(jìn)消化吸收國際先進(jìn)技術(shù)到自主研發(fā)核心技術(shù),兩條腿走路特別不容易。

  在國際合作中,一向溫文爾雅的邢繼有過(guò)一次“十分生氣”的經(jīng)歷。邢繼發(fā)現某個(gè)型號的轉讓技術(shù)資料不完整,請對方項目經(jīng)理來(lái)討論如何補充完善,同時(shí)商量怎么讓中國工程師盡快掌握技術(shù),進(jìn)行自主設計。

  外方項目負責人的傲慢讓邢繼至今記憶猶新:“這很容易,讓你們的工程師放下手中的鉛筆,打開(kāi)復印機,就學(xué)會(huì )了?!?/p>

  換句話(huà)說(shuō),直接抄圖就行,沒(méi)有必要弄明白為什么這么設計。

  刑繼回答:“如果你不打開(kāi)你的‘黑匣子’,我們可以不要你的技術(shù)轉讓?!边@次沖突讓邢繼體會(huì )到,即使繳納了高昂的學(xué)費,老師也不是真心想教會(huì )學(xué)生。

  核心技術(shù)一定要掌握在自己手里

  2005年,我國在廣東開(kāi)建嶺澳二期核電站,規劃建設兩臺百萬(wàn)千瓦級機組,但使用的仍是法國技術(shù)。堆芯設計,特別是燃料元件設計制造技術(shù)不具有完全自主知識產(chǎn)權。這讓主持該工程設計的邢繼有些遺憾。

  “就像出國需要簽證一樣,通過(guò)‘以市場(chǎng)換技術(shù)’的引進(jìn)方式,只是從國外買(mǎi)技術(shù)和設備,不可能掌握核電的核心技術(shù),也不可能實(shí)現出口?!毙汤^心里憋著(zhù)一股勁。他有了更明確的目標——建造一座完全由中國自主設計、建造并管理運營(yíng)的百萬(wàn)千瓦級核電站。

  憋著(zhù)這股勁的,何止邢繼一人。

  堆芯是核電站的心臟。堆芯技術(shù)如果受制于人,自主核電就無(wú)從談起。此前,我國已在運行的百萬(wàn)千瓦級核電機組,普遍使用的是國外引進(jìn)的157堆芯。

  上世紀90年代起,核動(dòng)力院開(kāi)始堆芯自主研發(fā)設計的探索。堆芯研發(fā)涉及336個(gè)系統,25個(gè)學(xué)科,計算量超乎想象。最難的是要研制出多種堆芯型號進(jìn)行比較?!笆畮啄陼r(shí)間,我們做了157堆芯、177堆芯、193堆芯等等,通過(guò)多個(gè)堆芯的比較論證,確定了177堆芯雛形?!眳橇照f(shuō)。

  除了堆芯,核電發(fā)展另一條生命線(xiàn)是安全。

  核工業(yè)是保守決策領(lǐng)域,在安全和政治雙重約束下容不得一點(diǎn)“萬(wàn)一”,論證風(fēng)險、解決風(fēng)險與創(chuàng )新并存,自主創(chuàng )新難度可想而知。

  汲取2011年日本福島核事故的經(jīng)驗反饋,滿(mǎn)足國際上最高的安全標準,這是邢繼定下的具有挑戰性的目標,也是讓整個(gè)團隊很快擺脫福島核事故陰霾的方式。

  改進(jìn)方案之一,是增加了一項重要創(chuàng )新——非能動(dòng)安全措施。所謂非能動(dòng)是利用自然力,比如重力,在安全殼內高位設置一個(gè)巨大的水箱,平常儲存大量用于應急冷卻的水。在以電力驅動(dòng)的應急系統喪失功能的情況下,用儲存在高位的水箱中的應急冷卻水,迅速淹沒(méi)整個(gè)反應堆,確保反應堆的安全。

  然而,此前我國核電站非能動(dòng)研究技術(shù)基礎薄弱。改進(jìn)方案執行之初,就遇到了很多技術(shù)瓶頸。邢繼坦言,當時(shí)想過(guò)找國外合作伙伴來(lái)共同解決技術(shù)問(wèn)題,但碰了釘子。

  在刑繼位于北京航天橋附近的辦公室里,一家長(cháng)期合作的國際知名企業(yè)負責人提出合作條件:“你們必須把整個(gè)型號拿出來(lái)共享?!边@意味著(zhù)我國將失去對型號的主導權。邢繼選擇了放棄合作,轉而組建一支研發(fā)團隊進(jìn)行自主攻關(guān)。

  研究人員從理論研究開(kāi)始,制定初步方案,再進(jìn)行原理性實(shí)驗,驗證非能動(dòng)循環(huán)理論的可能性;為了讓系統具有足夠的換熱能力,對十多種不同換熱器進(jìn)行研究,選擇出最適合的,設計出來(lái)再進(jìn)行1:1試驗,確認換熱器性能滿(mǎn)足要求。這還不夠。他們又設計并建造了世界上最大規模綜合試驗臺,模擬事故后的反應堆廠(chǎng)房,進(jìn)行了全面的實(shí)驗驗證,以確保設計可靠性。一步又一步,一關(guān)又一關(guān),研發(fā)團隊硬是用幾年時(shí)間啃下了“硬骨頭”。

  當那位外企負責人再次來(lái)到刑繼辦公室,表示可以無(wú)條件繼續合作時(shí)。刑繼回答:“上次那個(gè)問(wèn)題我們自己解決了,希望將來(lái)還有機會(huì )合作?!?/p>

  從求合作到被求合作,邢繼的想法更堅定了:用開(kāi)放的姿態(tài)推進(jìn)和平利用核能技術(shù)的國際合作,但首先要堅持把核心技術(shù)掌握在自己手里。

  蓄勢多年,2015年5月7日,華龍一號全球首堆在福清正式開(kāi)工,現場(chǎng)歡騰,掌聲震天。喜歡繪畫(huà)的邢繼終于看到手繪的核電站畫(huà)面變成了現實(shí)。中國自主三代核電突圍戰進(jìn)入沖刺階段。

  4年前的3月11日,受日本福島核事故影響,吳琳和團隊的工作戛然而止。重返故地,歷經(jīng)中國核電幾十年起起落落的吳琳掏出手機,拍下珍貴的開(kāi)工照片,傳給千里之外的老專(zhuān)家張森如。千言萬(wàn)語(yǔ)匯成一句話(huà):張總,華龍一號終于開(kāi)建了!

  核電站是世界上最復雜的能源系統。為了華龍一號,中核集團充分調動(dòng)核動(dòng)力院、中國核電工程有限公司等20多家成員單位,聯(lián)合中國一重、東方電氣、有關(guān)高校等國內參研參建單位,與法國、意大利、奧地利等14家國際組織和科研機構展開(kāi)合作,組織5300多家國內外設備廠(chǎng)商完成6萬(wàn)多臺套設備的制造供貨任務(wù)。

  在這場(chǎng)大國重器自主技術(shù)的突圍戰中,每個(gè)系統每個(gè)部件為了創(chuàng )新不斷挑戰的故事,每天都在上演。以核電站電纜安全驗證為例,工程人員要讓電纜先經(jīng)過(guò)15天模擬高溫環(huán)境試驗、再經(jīng)過(guò)15天強堿性溶液浸泡試驗,最后還要歷經(jīng)耐電壓性能試驗。

  2018年,習近平總書(shū)記在中國一重視察華龍一號蒸發(fā)器管板等核電產(chǎn)品展示后強調指出:制造業(yè)特別是裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重中之重,是一個(gè)現代化大國必不可少的?,F在,國際上單邊主義、貿易保護主義上升,我們必須堅持走自力更生的道路。中國要發(fā)展,最終要靠自己。

  這些話(huà),讓幾十年來(lái)為中國自主核電技術(shù)傾注心血的參與者們,看到了自己全力付出的價(jià)值。

  中國核電“造船出?!?/strong>

  “這是巴基斯坦歷史上重要的一天,該項目是巴基斯坦與中國在科技領(lǐng)域合作的體現?!卑突固巩數貢r(shí)間2015年8月20日,巴基斯坦總理謝里夫在出席該國第一大城市卡拉奇核電項目二號機組慶典活動(dòng)時(shí)評價(jià),項目的建設將進(jìn)一步增強中巴兩國堅定的友誼。

  巴基斯坦是華龍一號技術(shù)落戶(hù)海外的第一站。

  2014年8月22日,華龍一號總體技術(shù)方案通過(guò)了由43位院士、專(zhuān)家組成的專(zhuān)家組評審。時(shí)任國家發(fā)改委副主任、國家能源局局長(cháng)吳新雄在評審會(huì )上明確表示,“有了‘華龍一號’,中國核電‘走出去’將從‘借船出?!呦颉齑龊!?,意義重大?!?/p>

  實(shí)現“走出去”,是從核大國走向核強國的關(guān)鍵指標。

  大亞灣核電站建設之初,設備幾乎全是“進(jìn)口貨”。如今,華龍一號設備國產(chǎn)化率達88%。與此同時(shí),我國開(kāi)始為別的國家培訓“黃金人”。

  在最受關(guān)注的核電安全性上,華龍一號上升到全新的高度:國際領(lǐng)先的雙層安全殼,確保放射性物質(zhì)不會(huì )外泄;可以抵御類(lèi)似商用大飛機撞擊的意外攻擊,廠(chǎng)區可抵御日本福島核事故的地震震級。先進(jìn)的技術(shù)水準和固有安全性能,讓越來(lái)越多的國家,對中國核電產(chǎn)生興趣。

  我國國家領(lǐng)導人在出訪(fǎng)時(shí)多次為中國核電代言。

  “中國實(shí)施最嚴格的安全監管,確保中國境內和對外出口的核電站安全可靠、萬(wàn)無(wú)一失?!?016年4月,在第四屆核安全峰會(huì )上,習近平向世界發(fā)出中國核電安全的最強音。

  2015年,國務(wù)院總理李克強在了解華龍一號自主創(chuàng )新成果后這樣鼓勁:你們自主研發(fā)制造質(zhì)量?jì)?yōu)、有競爭力的核電機組,是在鑄“國之重器”,為中國發(fā)展“強筋壯骨”。你們?yōu)槲覔窝?,我去國際舞臺為你們揚名。

  華龍一號,意為“中華復興 巨龍騰飛”。駐足回望,走近相關(guān)的人、了解相關(guān)的事,才能更加深刻地懂得,何以為“核電”、何以為“華龍”。