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核电强国逐梦之路

2019-01-03袁瑞珍

时代报告·中国报告文学 2019年12期
关键词:核动力反应堆核电

袁瑞珍

1945年8月,第二次世界大战中的美国空军,在日本广岛投下了一颗原子弹,伴随着剧烈的爆炸、冲击波和强烈的辐射,广岛这个城市在顷刻间夷为废墟,死亡人数达20万之众。自此,广岛和平纪念公园里那座高耸的纪念碑,像一个历史老人,永远地述说着1945年夏季那令人毛骨悚然的一瞬。

这一幕人类历史上最惨烈的悲剧,是1938年物理学诺贝尔奖获得者——意大利物理学家艾立科·费米怎么也不会预料到的。当他在1942年设计完成世界上第一座原子核反应堆,同年在实验室里完成了著名的“芝加哥一号”自持链式反应后,人类利用原子能的世纪从此开启。而和平利用原子能,特别是利用核能发电,则是人类孜孜不倦的追求,更是中国核动力院几代人共同的梦想。

—— 题记

梦开始的地方,就是春天开始的地方

20世纪70年代初,中国核动力院在既无外援又无任何参考资料的前提下,依靠自主创新设计建造了我国第一座压水型核反应堆,填补了我国一项国防尖端科学技术空白,为我国潜艇核动力打下了坚实的基础,同时也激发了核动力院人和平利用核能,实现核电国产化,发展中国核电的梦想。时任国务院总理周恩来在接见中国核动力院的代表时,给予了高度评价,称赞第一座压水堆是个“样板”,是我国“核动力的起点”、“核电站的基础”。周恩来总理热切期待着,中国核动力院能在利用核能发电方面为国家做出更大贡献。他叮嘱中国核动力院的代表,说:“第一座压水堆成功了,陆上核电站有了,你们的成功就更大了。”

无疑,是周恩来总理的深情叮嘱,给中国核动力院人的梦想插上了飞翔的翅膀。

1972年,中国核动力院根据第一座压水堆工程经验、中国国情和国际核电发展趋势,确定了“自力更生为主、立足国内;堆型选压水堆;功率规模选50—60万千瓦;采用标准两环路设计;条件成熟时过渡到大型机组”的科研设计原则。

从此以后,在中国核动力院前行的路上,不管经历多大的风雨、遇到多大的困难,历届领导班子和广大科技人员,在从事潜艇核动力研制的同时,从来没有放弃过核电站的方案设计工作,投入了满腔的激情,陆续开展了50/60万千瓦、90万千瓦和上海石化总厂、北京战备电源核电厂、拉萨核电厂、海南岛核电厂等多种压水堆核电站及核岛的方案设计与可行性研究,获得多项科研成果;并承担完成了秦山核电一期工程的部分重要实验项目;为我国走核电国产化道路作了充分的準备,积累了大量的经验。

但核电国产化仍然处于期待中。

这时,中国核动力院人的激情似乎趋于冷静。

但冷静的激情却使期冀更具有了铁质,使情绪更具有了张力,使春天更具有了速度,因为向着朝思暮想的远方,扬起的翅膀怎能放下!

这一天终于来了!

1987年12月,我国第一座自主设计、建造、运营、管理的大型商用核电站——秦山二期60万千瓦核电站工程设计任务,决定采用招标的竞争方式确定承包单位。

核电秦山联营公司给中国核动力院发来了招标书。

这一纸标书,再次点燃了埋藏在中国核动力院人体内滚烫的激情。全院上下,灯光彻夜通明,从12月20日接到招标书、到准备好印刷精美的投标文件,仅用了28天时间。

1988年1月22日至28日,在北京马神庙一号主楼301会议室,招标会议在紧张肃穆的气氛中举行。经过最终的陈述、答辩,1月28日上午,评委庄严宣布:中国核动力院以91.33分的绝对分数优势,在反应堆及主冷却剂系统设计标段中中标!

喜讯通过电波迅速传回中国核动力院,全院上下欣喜万分。院领导立刻组织精兵强将,一头扎进秦山二期60万千瓦核电站工程、投入到反应堆及反应堆主冷却剂系统和相关的仪表控制系统的方案设计、初步设计、技术设计和施工设计中。

如今,秦山核电二期工程早已结束,1、2号机组经过连续运行,取得了良好的业绩。而其中由中国核动力院承担的反应堆及反应堆主冷却剂系统和相关的仪表控制系统的设计,则成为我国自主建设商用核电站重大跨越中最值得骄傲的成就,并受到四川省政府的通报嘉奖。2006年3月19日,温家宝总理在报送的材料上批示,给予了充分的肯定与赞扬:“秦山二期工程,坚持自主设计和创新,取得多项重大技术成果,走出了一条我国核电自主发展的路子。”

这项重大科技成果,不仅是中国核动力院科技人员智慧的结晶,也浸透了以张森如为代表的秦山核电二期工程项目管理者的心血与汗水。

能参加秦山核电二期建设是件挺幸运的事

2002年2月6日,初春的江南大地乍暖还寒。而地处杭州湾畔的秦山二期60万千瓦核电站工地上,火红的旗帜正迎风招展,七彩的气球凌空飘荡,工地呈现出一派火热的景象。人们期盼已久的我国自行设计、建造和管理的秦山二期60万千瓦核电站1号机组,就要并网发电了!

下午1点15分,随着按钮的摁下,反应堆在安全壳内提升功率,当核裂变转化发出的强大电流通过高压电线源源不断输入华东电网,1号机组首次顺利并网发电成功时,整个海盐工地沸腾了,在震耳欲聋的鞭炮声中,人们欢呼雀跃,热泪流淌。是啊,这一天等待了多久啊!我国终于有了自主设计建造的第一座商用核电站了。

出席一号机组并网发电仪式的中国核动力院副院长、秦山二期核电站第一项目负责人张森如的眼眶湿润了,他的目光紧紧盯着核电厂房控制大厅中反应堆闪烁的仪表。此刻,在他的眼里,这些不断闪烁的仪表比世界上最漂亮的花儿都美,因为,仪表线路连接着的核电站的心脏——核反应堆及反应堆冷却剂系统和相关的仪控系统的设计,便是中国核动力院引进技术消化再创新的成果!

这成果让张森如既兴奋又感慨!那曾经的艰辛与困苦、探索与拼搏,在他心里汇成一条河,成为一首隽永流淌的歌……

张森如似乎生来就与“核”有缘,他最大的梦想就是能亲自设计建造中国自己的核电站。他是一个科学的探险者,一个为实现自己心中的梦想而不断拼搏的奋进者。在他儒雅的外表下,潜藏着坚韧不拔、深谋远虑、周密细致、干练果敢等极富个性的特质。

1959年,他以优异的成绩考入清华大学工程物理系反应堆工程专业。经过6年的学习,1965年毕业时,他毅然放棄了留在清华大学任教的机会,选择了从事核动力尖端科学研究。他先后在二机部二院、十五所、七一五所和中国核动力院工作,并成为反应堆热工水力、事故分析和安全评价领域中国内外知名的专家。他担任研究员级高级工程师、博士生导师和清华大学的兼职教授,1993年荣获政府特殊津贴,2003年当选为四川省学术和技术带头人,荣获国家科技进步一等奖1项、部级科技进步三等奖6项;先后到美国、瑞典、芬兰、法国、韩国、奥地利等国家参加国际学术交流会议,在国内外杂志和学术交流会上发表论文40多篇。其中多篇论文如《60万千瓦核电站大破口失水事故中的喷射力》《压水堆的固有安全能力》《核电厂控制调节系统在运行瞬态分析中的数值计算》《秦山核电二期工程事故分析》《世界核电改进方向和解决安全问题的途径》等,受到很高评价。由于在秦山二期核电工程建设中的突出贡献,2004年他被国防科工委、核工业集团公司授予“劳动模范”光荣称号。

但这一切对他而言都不重要。他认为能参加秦山二期核电站的建设是件挺幸运的事,因为能亲自见证我国独立自主建造第一座国产化商用核电站的全过程,并非人人都能有这种人生经历。

临危受命,推出六条强硬措施

初春的成都平原,大地铺展着层层新绿。张森如带着一脸的倦容站在成都郊外青城山的石阶上,深吸了一口清新湿润的空气后,紧皱的眉头随即舒展开来。

此刻,如果以为这位聪慧睿智、浑身散发着书卷气的学者,置身于绿野、青山之间,灵魂已进入物我两忘的境地,那就错了——秦山核电二期反应堆及反应堆主冷却剂系统的设计已到了关键时期,作为项目第一负责人,他已很长时间没休息过了,大量纷繁复杂的事情常令他寝食难安,彻夜难眠。因此,他只是借助于登山这样超强度的体力消耗来调节心绪,并盼望着今晚能睡个好觉。然而,就在他一步步向山顶攀去时,秦山二期核电站的问题仍然在脑中萦绕,挥之不去。

是啊,在他的潜意识中,“责任”二字如“达摩克利斯”之剑悬在头顶,哪能容他有一丝松懈。当初承担这个重任时的情景,此刻清晰地浮现在眼前……

1997年7月的一天,夜的黑幕悄悄覆盖了大地。中国核动力院院长杨岐的办公室里灯亮着,这位倔强的男子,此刻正眉头紧锁,眼神中透着焦虑。秦山核电二期开建初期,设计工作一度陷入窘境。由于60万千瓦核电站的许多设备实施多国购买,又因1993年至1994年期间资金不到位、有关方不能提供设备参数,原本留给设计院1年多的设计时间被耽误,大量设备接口不规范且协调量大、计算工具少,再加上秦山二期是参考大亚湾90万来设计60万的,三个环路改为两个环路,有大量参数要重新计算等原因,导致设计图纸远远跟不上现场施工进度,总体设计院正遭遇着工地上几千人等着设计图纸施工的巨大压力。而中国核动力院的设计只完成了60%的工作量,科研试验才完成近40%的任务,其中部分用于设计验证的重要试验装置还处于建设和安装之中。

由中核总核电局组成的联合检查组听取了院的情况汇报后,一些领导同志明显流露出对中国核动力院不放心的倾向,认为中国核动力院是搞科研的,缺少工程设计的经验。在反应堆及反应堆主冷却剂系统的设计上,不仅会面临与总体设计院同样的问题,更担心会影响整个工程建设质量。甚至有些同志还专门到设计所的两个研究室,看设计人员是否会画工程设计图;看后竟然打趣说:“看他们画的图纸有粗有细,还像那么回事。”

这事,让杨岐院长窝了一肚子的火!

他发誓,绝不让中国核动力院的设计和科研工作拖秦山二期60万千瓦核电站建设的后腿!

他和院领导班子决定,选拔一位既熟悉秦山二期核电设计情况,又具备较强管理能力与经验的人,担任副院长兼项目第一负责人,他要用核动力院强大的设计、科研实力和优秀的业绩,让上级部门和领导放心!

1997年12月,这个重任落在了张森如的肩上。

从1990年起,张森如就开始参加秦山核电二期的设计工作;曾担任中国核动力院设计所6室副主任、主任,1993年任设计所副所长,1994年起担任所长兼秦山二期核电项目第二负责人。其间无论是在科研设计还是管理上,都以敢于创新、严于管理而著称。

临危受命。张森如走马上任了,他的心里沉甸甸的,这个责任重如山啊!

他迅即对反应堆及反应堆主冷却剂系统和控制仪表系统的设计、科研和管理工作进行了彻底的调查摸底。他意识到,必须建立一套更为严密的管理制度和质量体系,才能扭转当前被动的局面。

一个深秋的夜晚,他在灯下埋头归纳整理着自己的思路。当他写完后放下笔走出房门,站在阳台上,但见天边月牙西斜、星辰点点,夜凉初透,他深深地吸了一口清新的空气,一丝轻快的感觉掠过心间。

他提出了六条措施:

——管理模式采用国际上先进的项目管理模式。根据项目的特点,建立完善的组织机构,强化项目负责人的作用,由项目负责人负责设计和科研的全部活动;一切活动均在项目负责人的监督下严格按管理程序办理。

——将设计、科研与技术服务的项目分类整理,制定详细的设计、试验和现场技术服务进度计划,确保计划的实施。

——设计之间包括系统和设备、内外之间的接口进行高效有序的协调。

——对设计和科研之间的协调制定严格的程序,一切严格按程序办理。

——强化质保体系,所有文件须经编写、校对、审核、审定四级编审后交质保部门,并制定相应的奖惩办法。

——强化设计和科研人员的外语、核电站相关知识、设计与试验过程中的相关程序的培训,全面提高设计与科研人员业务素质。

——通过中外合作,引进并掌握大量先进设计软件,提高设计水平,缩短与国际先进水平的差距。

这六项措施,得到院长杨岐、院党委书记王海江、设总和秦山二期核电办的全力支持。

张森如忙碌的身影出现在设计、科研一线和秦山二期核电站现场。他抓执行力严厉果敢,抓技术精益求精,抓质量一丝不苟,抓进度不留情面,抓协调周密细致。随着措施的推行,各项工作迅速走上程序化、正规化和标准化的道路,设计和科研工作紧张、有条不紊地进行着,并不断传来喜讯——控制棒驱动机构、棒控棒位系统、反应堆保护系统、控制棒驱动机构噪声测量装置等国产化设备自主研制成功;堆内构件流致振动实验、反应堆驱动线抗震试验研究、反应堆整体水力模拟实验研究、反应堆控制棒驱动线冷态对中试验研究、反应堆控制棒驱动线热态试验研究等工程试验任务满足业主要求;1号机组一回路水压试验顺利完成;1号机组汽轮机首次非核蒸汽冲转获得成功;成功完成我国首次堆内构件流致振动现场实测;1号机组首次达到临界,硼浓度测试值达到国际先进水平;1、2号机组成功并网发电。

张森如的脸上露出了欣慰的笑容。中国核动力院所承担的反应堆及反应堆主冷却剂系统和仪控系统的设计,不仅没有影响现场的土建施工、设备安装和调试运行的开展,相反充分展示了中国核动力院自主设计、自主创新的能力与水平;并为我国百万千瓦级压水堆核电站的自主设计打下了坚实的基础,积累了丰富的经验;也赢得了上级领导、核电秦山联营公司和兄弟单位的高度赞扬;就连原来对中国核动力院持怀疑态度的一些领导同志,也投来赞赏的目光。

关键时作出大胆决策

正确的决断能力,需要以坚实的理论知识、丰富的实践经验和深入周密的调查研究为基础;而决断的意志则需要胆略,尤其是在众人意见不一致的情况下,对重大工程问题作出决策,更需要抛开一切个人得失的勇气。

为了实现心中的梦想,张森如与科技人员同甘苦共患难,作出了一个又一个的决策,经历了一次又一次风险,闯过了一道又一道难关。

1999年春节,秦山二期核电现场号子连天,一派火热。但在中国核动力院的实验室里,却异常安静。张森如的眼睛正紧紧盯着数控装置上显示的数据。

这里正在进行反应堆控制棒驱动机构工程样机考验试验。

控制棒驱动机构是反应堆中唯一的驱动设备,是核电站的关键设备之一。它直接控制着反应堆的启动、功率调节及安全停堆,对反应堆的运行和安全起着至关重要的作用。按照“以我为主,中外合作”的方针,这台设备由中国核动力院进行自主设计和研制。一旦成功,将为我国重要核电设备走国产化道路做出历史性的贡献。

张森如组织中国核动力院设计所和二所的科研人员不断探索,历经磨难,终于使反应堆控制棒驱动机构的设计和科研取得重大成果,并在上海先锋电机厂生产出了工程样机。

工程样机在上海先锋电机厂进行试验时突然发生意外,控制棒驱动机构在提升和下降时打滑,不按照预定的一分钟72步的速度运行。试验紧急停止。经过仔细的分析、核对与检查,认定不是控制棒驱动机构的问题,而是试验装置出了问题。张森如当即同意并决定,利用中国核动力院的试验装置重新进行试验,以便证明中国核动力院设计和开发的控制棒驱动机构是可靠并具有高性能的。

试验出奇的顺利,掉棒试验也做得相当漂亮。当跑到300万步时,整个试验非常成功,可以圆满结束,因为秦山二期核电站对控制棒驱动机构的试验要求是只要达到280万步就符合规定的技术要求。

但这时,张森如却作出了一个出人意料的决定:试验继续做下去。他果断地对大家说:“不要停止,继续跑!”

参加试验的科技人员愣住了,眼里布满疑云,有些同志当即提出不同意见。

张森如有自己的想法,他想一举两得。

在试验中,他发现控制棒驱动机构的整个试验结果、波图和受力情况均出乎想象的好,凭着扎实的理论功底和实践经验,感觉还能跑相当长的时间,但究竟能跑多少,不得而知。而当时,中国核动力院正在进行国家“九·五”科技攻关项目先进壓水堆控制棒驱动机构的科研工作。眼前的试验如果继续做下去,不仅可进一步检验秦山二期核电站控制棒驱动机构的性能,也能在节约大量经费的前提下,完成先进压水堆控制棒驱动机构的科技攻关任务。但这事将冒很大的风险。一旦实验失败,不仅不能完成先进压水堆的科研任务,还得重新做工程样机,既延误了时间,还会让业主对控制棒驱动机构的技术性能和质量产生怀疑。

但科技创新从来就与风险相伴。

张森如组织设计所和二所的科技人员夜以继日地继续试验,连春节也在实验室里紧张忙碌。4个月后,数控装置上的读数已接近800万步。

这时,国家核安全局和核电秦山联营公司的专家们闻讯赶来,他们要亲眼目睹奇迹的发生。

“到了!850万步!跑了850万步!”不知是谁惊喜地叫了一声。欢呼声骤然响起,人群中爆发出经久不不息的掌声。核电秦山联营公司一位高姓专家激动地握着张森如的手说:“奇迹!真是奇迹!你们的成功使秦山二期60万千瓦核电站国产化设备上了一个很高的台阶。”

这件事后不久,张森如在秦山二期核电站1号机组非核蒸汽冲转试验中又作出了另一个重大决策。

秦山二期核电站在很多方面是参考大亚湾核电站的。从法国进口的大亚湾核电站是依靠蒸汽锅炉提供非核蒸汽,对汽轮机进行首次冲转试验。秦山二期是否也要采用这种方式进行汽轮机冲转试验?这个问题在当时存在很大争议,为此提出了两个方案:第一个方案是采用大亚湾核电站的方式,在秦山二期核电工地上建一座锅炉。而第二个方案则提出,中国核动力院设计的一回路水的单位功率容积比大亚湾一回路水的单位功率容积大,蒸汽发生器二次侧的容积也比较大,有可能采用稳压器电加热和主泵运转产生蒸汽,在蒸汽发生器二次侧憋气,实现冲转,可为国家节省100多万元建锅炉的费用。

张森如头脑中反复慎密思考着这个问题。他让技术人员进行仔细的计算和充分论证,得出热量平衡的结论。他是热工水力瞬态分析专家,凭借多年的经验,张森如再一次冒着如果失败,不仅不能节省经费,还会造成因中国核动力院失误拖延工期的风险,作出大胆决定:采用第二个方案。

试验取得圆满成功!

赞誉像潮水般向中国核动力院涌来,向参加试验的科技人员涌来,向张森如涌来!

张森如从心底升起一股自豪感,为自己,更为中国核动力院在秦山二期核电工程建设中取得的成就。

他放眼向室外望去,天空碧蓝如洗,艳阳高照,一群鸟儿正向远方飞翔。

“华龙一号”承载新的梦想横空出世

是的,中国核动力院年轻一代科技人员,便是那向远方飞翔的鸟儿。

旷远的天空,瑰丽的彩霞,葱绿的原野,这里是聚集着巨大知识能量的地方。

张森如带领着年轻的科技骨干,用饱蘸智慧之墨的笔,继续书写中国自主化设计、建造商用核电站的史诗。他们把自己平凡的生命排列在中国核动力院这座知识反应堆中,排列在“中国核动力工程的摇篮”优美的诗行里……

“排列”是科学,也是艺术。石墨和金钢石质地相同,但由于分子排列式不同便成了硬度绝然不同的两种物质;一粒中子撞击一个铀235原子核,会裂变为两个新的原子核,同时又产生新的中子,再继续撞击新的原子核,这就是惊人的核裂变链式反应。

1970年7月26日下午5时许,中国核动力院在极为艰难的条件下建造的我国第一座核潜艇陆上模式堆首次实现核能发电,至8月30日达到满功率运行。这是中国核动力发展划时代的一刻。同时也意味着中国核动力院从此成为一座“知识反应堆”,中国核动力院人也如这惊人的核裂变链式反应般具有无穷的创造力。

作为中国核动力院核电国产化的学科带头人,张森如最大的心愿就是要在秦山二期核电建设的基础上,带领中国核动力院的年轻人,在核电国产化前行的进程中,探索和实现具有完全自主知识产权的新型核电项目。他提出了一个实现我国自己的百万千瓦核电站的目标CNP1000。而这就是我国自主研发的第三代核电技术“华龙一号”核反应堆的开端。

因为那个关于核电自主化的梦想,从未停歇,在不断的技术创新和融合中,一个令人惊喜的我国自主三代核电技术品牌“华龙一号”——全球最安全、唯一按计划建造的三代核电项目横空出世,并成为我国“走出去”的一张响当当的名片。

“华龙一号”命名,源于中核集团2011年推出的“龙腾计划”,即通过自主创新实现我国核工业技术、装备和整体能力的提升,到2020年使我国核能创新水平达到或者超越世界水平。

在核电站中,核燃料在反应堆内发生反应放出核能,产生蒸汽驱动汽轮机,带动与汽轮机同轴的发电机发电,实现核能到热能再到电能的热量转换。其中的核燃料就好像一大把插在筷子笼里的筷子,这些“筷子”的数量以及排列方式,是一个核电机型最核心最重要的特征之一。

“华龙一号”在创新性上具有三个显著特点:一是在國外的“121堆芯”、“157堆芯”等技术的基础上,提出了“177堆芯”的概念。虽然此后基于这一概念的核电机型经历了参研单位调整、技术要求变化、技术方案优化等历程,但直到“华龙一号”,“177堆芯”这一核心特征仍然未变。这一设计,不仅可使核电机组的发电功率得到5%至10%的提升,同时也降低了堆芯内的功率密度,提高了核电站的安全性。二是具有国际最高标准的安全性,采用“能动与非能动”相结合的冷却安全系统、能抗击大飞机撞击的双层安全壳、抗地震等技术。所谓“能动冷却”,就是利用电力驱动的水泵等设备将冷却剂压入反应堆,使非正常状态下产生的热量及时冷却,保证反应堆安全。而日本福岛核事故主要原因就是海啸造成的海水涌入,导致柴油发电机无法为“能动冷却”装置提供电力,进而导致堆芯熔化。而“华龙一号”除了具有“能动冷却”手段,又额外引入“非能动冷却”,充分结合“能动”与“非能动”优势,即便出现极端恶劣情况,也不会发生日本福岛核事故那样的悲剧。三是“华龙一号”的自主知识产权全面覆盖了设计、燃料、设备、建造、运行、维护等领域,装有“中国芯”,配备自主开发的核电专用软件,形成完整的知识产权体系。这个意义不只是打破国外对多项关键技术设备的垄断、达到世界领先水平,还代表着“华龙一号”不受国际管制的约束,为出口海外扫清了障碍。目前“华龙一号”是全球唯一按照进度计划建设的三代核电项目。中核集团在国内和国外有4台机组正在同步建设。预计2020年,核电5号机组实现并网发电,投入商业运营。在国外的首个“华龙一号”工程,巴基斯坦卡拉奇核电工程,目前两台机组正处于安装高峰。

第三代核电技术将成为全球核电产业的主流机型,预计到22世纪初都还有很大的市场空间。而已经领先一步的“华龙一号”无疑是其中的佼佼者!

当这项我国核电国产化的创新成果呈现在世人面前时,赞誉又一次像潮水般向中国核动力院涌来。梦想的又一次实现,让中国核动力院人充满了骄傲与自豪。那段研发和科技攻关、奋斗中饱含酸甜苦辣的日子,不仅清晰地印在研发团队的科研设计人员的脑中,也用深情的笔在中国核动力院发展史册上写下浓墨重彩的一页。

选择最初的坚守,向梦想出发

让我们将时间前移,回到那个值得永远铭记的时刻,回到1997年的那个午后,回到中国核动力研究设计院老基地那栋办公楼里。

那天的午后,办公楼如往常般一片静谧,突然从一间办公室里传来阵阵激烈的争论声,那是20多名科技人员正在讨论中国自主“百万千瓦级核电站”方案的主参数。

或许那时,他们中的任何一个人,都不会预料到,这将成为“华龙一号”孕育17年的起点。更不会想到,他们的激烈争论,将会对世界第三代核电的发展、对中国“华龙一号”横空出世,产生多么深刻的影响!至今,副总设计师、核反应堆及一回路系统总设计师刘昌文回忆起参与的那次讨论,还显得异常激动。他动情地说:“那时虽然秦山二期还在建设,但大家已经在讨论什么时候中国能有自己的百万千瓦核电机组这个问题了。”

关于“华龙一号”,我们再把时间往前推移到1996年。当时,原国家计委在上海组织召开关于核电发展的研讨会,提出国家发展核电的方向不再是60万千瓦级,而是100万千瓦级。这便是促使大家萌发自主研发百万千瓦级核电技术的起因。

此时恰逢岭澳核电站二期正走“自主设计、自主制造、自主建造、自主运营”的建设路线,规划建设2台百万千瓦级压水堆核电机组。张森如事后回忆说:“为拿下岭澳核电站二期工程,中国核动力院在秦山二期60万千瓦核电技术(CNP600)的基础上,开发了百万千瓦压水堆核电技术CPR1000。CPR1000在换料周期、设计寿命、数字化仪控、专设安全系统优化等方面进行了25项改进。”在CNP600、CPR1000的基础上,中国第二代核电技术逐渐定型并取得了骄人的战绩,相继运用于浙江秦山二期扩建2台机组、广东岭澳二期2台机组、辽宁红沿河一期4台机组、福建福清一期2台机组、浙江方家山2台机组、广东宁德2台机组、广东阳江2台机组、海南昌江2台机组的设计。遗憾的是,CNP600、CPR1000均是法国进口机型M310的改进型,在堆芯设计,特别是在燃料元件设计制造技术上,不具有完全自主知识产权,不能实现出口。

为了突破核电技术发展长期受制于人、不能实现出口的困局,振兴国内装备制造业,从1997年开始,中国核动力院在CNP600“121堆芯”、CPR1000“157堆芯”的基础上,自主创新地提出“177堆芯”的概念,功率确定为100万千瓦,机型确定为CNP1000,随后开展了主参数论证、概念设计、方案设计、模拟初步设计、工程初步设计,完成了反应堆整体水力模拟试验、反应堆堆内构件流致振动试验等一系列关键性验证性试验。2005年10月,国家环保总局核安全中心对《CNP1000核电厂初步安全分析报告》进行了预审评。审评认为:CNP1000设计比国内同类核电技术在安全方面的设计更加全面和周到,将CNP1000核电技术定位于“二代改进型”核电技术是准确和符合实际的,经局部设计改进后具备上工程的条件。

后由于国家引进AP1000技术,为给引进三代核电技术预留更多的厂址,CNP1000未能上工程。直至2007年4月,中核集团公司将CNP1000更名为CP1000,在前期研发工作的基础上,开展了CP1000工程总体设计、初步设计工作,同时开展了概率安全分析、重大设计方案研究及初步安全分析报告编制工作,并在2010年4月,通过中国核能行业协会组织的国内专家审查,获得业界认可,完全具备上工程的所有条件。2011年,国家核安全局已经受理以福清核电5、6号机组为项目背景的CP1000安全审评工作。第一次初步安全分析报告对话会,在同年2月28日、3月1日两天召开。此时,福清现场负挖已经启动,预计当年年底实现福清5号机组浇灌第一罐混凝土。

正当大家期待我国自主百万千瓦级核电就要落地成为现实时,2011年3月11日,日本福岛核事故发生。国务院提出,今后国内新建核电站必须以世界最高安全标准来审查,并满足第三代核电技术要求。由此,代表中国二代核电技术发展最高水准的CP1000再次搁浅。

为应对世界核电形势变化,中核集团启动核电技术重点科技专项,在CP1000工程设计的基础上,消化吸收引进的三代核电技术,充分考虑日本福岛核事故后的经验反馈,依据国家最新核安全法规要求,研发具有我国自主知识产权的三代核电技术ACP1000。ACP1000被视为中核集团占领核电技术制高点的重要标志性工程,肩负着带动核电相关领域关键技术提升、实现工程化应用、真正树立我国自主核电品牌、实现核电“走出去”目标的使命。基于此前十多年的研发基础,用6个月时间,完成了ACP1000顶层设计方案,并通过专家评审。

2013年4月,在国家能源局和国家核安全局的指导下,为步调一致抢占国际核电市场,在ACP1000技术的基础上,中核集团和广核集团将各自的百万千瓦级技术进行融合,形成我国自主知识产权、自主品牌的三代核电技术“华龙一号”。

历经坎坷,梦想之路终于敞开胸怀,擁抱这群痴情的人们。“华龙一号”经历的诸多“从无到有”的突破,都缘于选择最初的那份坚守,这既需要定力与信心,更需要在坚守中无怨无悔苦苦登攀,需要打破桎梏不断创新,不断壮大和提高技术水平。

值得骄傲与自豪的是:中国核动力院人做到了!

掌握核心技术,创建自主品牌

在“华龙一号”的研发中,中国核动力研究设计院的刘昌文承担了本院“华龙一号”总设计师的任务。

有一件事,他记忆犹新——在福岛事故前,为争取CP1000尽快实现福清5、6号机组上工程,中国核动力院考虑从美国西屋公司购买蒸汽发生器,它是核电站的主要设备之一。然而,西屋公司设置很多条件,其中有一款大意是在国外核电市场,CP1000不能与AP1000竞争。

这显然是一个不平等的条款!这个条款一旦签订,就意味着我们被美国西屋公司所设置的障碍所羁绊,而且我们还有可能失去完全自主化的优势。

多年后,刘昌文谈到当年的情况时仍然气愤不已。他打个比方说:“相当于我购买了你的轮胎来造汽车,我卖车的时候还必须通过你同意?”

这个不平等条款也让中国核动力院院长罗琦下决心走自主研发之路。他说:“核心技术掌握在别人手里,命运就掌握在别人手里。我们咬紧牙攻关,也要开发属于自己的拳头产品。”这既悲壮又掷地有声的话,给了研发人员极大的鼓舞。

在关系到核心技术的问题,翻版别人的设计,是不能让中国从核电大国变成核电强国的,只有搞自主化,实现自主品牌,才能获得国际认可,实现“走出去”。

“走出去”这个梦想,无疑是美丽而又充满挑战的。为此,中国核动力院年轻的科研人员为实现这个梦想,付出了异常艰苦的努力。

在福清核电5号机组的核岛内部,3个20米高的巨大白色圆柱体装置分外显眼,它们就是中国核动力院自主研发的蒸汽发生器。

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