11月27日00时41分,“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功。经现场确认,这一机组各项技术指标均符合设计要求,机组状态良好,为后续机组投入商业运行奠定坚实基础。回溯“华龙一号”的过往,在研发过程中有过非常曲折的历程。
两个儿子不听话 只好再生一个
期间国内也一直在投资研发新堆型。中核集团以秦山二期CNP600为基础开发CNP1000,并希望通过借鉴了各种渠道得到的美国AP600/AP1000的最新技术和理念,开发三代核电反应堆ACP1000。广核集团主要从大亚湾法国M310二代核电反应堆的基础上改进出CPR1000,并希望以此为基础开发三代核电反应堆ACPR1000。由于起点低、投资少和缺乏需求牵引,这些研发工作进展缓慢,且面临一出生即落后的窘境。
2006年9月,根据上级决定,全国核行业的专家进行了大规模封闭会议,根据原核工业部常务副部长陈肇博的回忆,当时邀请了34名专家参加,其中有10名两院院士。在两天时间里,与会者需隔绝所有对外的联系,而且要求现场发言录音,然后把每个人的意见写成书面形式并签字上交。
2007年10月,GW院正式批准了上报的《核电中长期发展规划(2005-2020年)(以下简称《规划》),这标志着我国核电发展进入了新的阶段。《规划》提出:“我国的核电发展指导思想和方针是:统一技术路线,注重安全性和经济性,坚持以我为主,中外合作,通过引进国外先进技术,进行消化、吸收和再创新,实现核电站工程设计、设备制造和工程建设与运营管理的自主化,形成批量建设中国自主品牌大型先进压水堆核电站的综合能力。”从而确立了以后国内核电技术路线统一到AP1000及其国产化型号,进而发展自主品牌的基本方针。
可惜的是,中核和广核都不愿意作为技术引进的主体承担单位。
原因何在呢?因为中核和广核已经为自己的新堆型研发投入了很多资源,如果成为AP1000技术引进主体承担单位,那么之前的投入都将前功尽弃。
最后中央也没办法,于是新成立了一家央企“国家核电技术有限公司”(简称国核技)作为国家重大科技专项“压水堆专项”的承担主体。
“两个儿子都不听话,两边利益都摆不平,只得再生一个儿子来执行于国家决策。”回顾那段往事时,著名核专家郁祖盛曾如此形容。
而这个新生的国核技有三项任务:
一是通过引进AP1000技术,并实现消化吸收,全面掌握以非能动技术为标志的第三代核电技术。
二是研究开发具有自主知识产权的大型先进压水堆核电技术,建成CAP1400示范工程。
三是形成具有国际先进水平的核电技术研发体系、先进核电试验验证体系、关键设备制造技术体系和先进核电标准体系。
AP1000自主化依托项目不顺利
在以往,引进国外先进技术后将国内尚不成熟的本土技术扼杀在襁褓的例子并不少见。
屏蔽泵已大量应用于核航母和核潜艇等军工设施,不但适用极其严格的核技术出口管制,还涉及军控,原来用于制造军用屏蔽电机泵的成熟的材料和工艺当然不能采用。美国的屏蔽泵制造商EMD公司为向中国出口用于AP1000的屏蔽泵,必须绕过美国政府的核技术出口管制清单,开发管制清单上没有的新材料、新工艺等,为此需要进行大量的试验和攻关,自然耗费相当的时间和经费,迄今屏蔽泵的研发过程说明了技术攻关的难度:如屏蔽泵的飞轮原来考虑用贫化铀,由于涉及敏感的核材料,后改用钨合金。
屏蔽泵对于核电反应堆的安全性到底有多关键呢?
同时,为了确保AP1000主泵60年安全可靠运行,西屋和制造商EMD公司制定了极为严格甚至苛刻的设计标准和试验验证标准——无论是在主泵的设计、零部件材料还是制造精度、生产工艺方面,都突破以往的通用标准,提出了最高标准的要求,并要求必须满足包括失水试验在内的各种苛刻的热瞬态试验,堪称世界之最。这些高标准的要求给主泵的研发与制造也带来了各种困难与挑战,主泵之路历尽艰辛与坎坷。
ACP1000、ACPR1000与“华龙一号”的诞生
ACP1000和ACPR1000两个堆型融合谈何容易,因为两者从堆芯燃料组件数量开始就不一样,按照谁的改了,另一方都要费很大劲进行后续设计修改。于是在合并过程中,中核和广核又就各自提出的融合技术方案针锋相对。最后的高级专家审评会上,中核集团以14:3的独立专家投票结果大获全胜而让融合工作告一段落。虽然目前华龙还是拥有两个不同的版本,但能做到堆芯统一还是进了一大步。
结语
目前,中国已经顺利完成了AP1000的国产化,基于AP1000发展而来的CAP1400更是青出于蓝而胜于蓝。在技术先进性上,以安全性不低于AP1000为基本目标的CAP1400明显优于部分采用AP1000设计理念的“华龙一号”。
不过,“华龙一号”也具有自己的优势。毕竟核电是最保守的行业,任何不经充分证明的新技术都不敢轻易尝试,而AP1000作为革命性堆型,很多新技术是比较有争议的。因而从工程建设的角度,以二代核电反应堆渐进改进而来的“华龙一号”更成熟稳妥一些。加上媒体对之前AP1000首堆建设中问题的渲染,CAP1400也连带受拖累,所以最近“华龙一号”更火一些。
最后,我们由衷祝愿中国核电产业可以接着一带一路的大潮,成为继高铁之后的又一张国家名片,并反哺军用核工业,有力保障国家安全。
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