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三十余載追夢,聚起“核心力量”

2020-10-04 16:02    核電  核電站  華龍一號  核燃料  核反應堆

9月 17 日,“華龍一號”全球首堆核燃料組件安全運抵福清核電現場。核燃料組件是核電站反應堆的核心部件,其質量直接關系到核電廠的運行與安全,對核反應堆乃至核電站的安全可靠和經濟運行有至關重要的影響。


9月 17 日,“華龍一號”全球首堆核燃料組件安全運抵福清核電現場。核燃料組件是核電站反應堆的核心部件,其質量直接關系到核電廠的運行與安全,對核反應堆乃至核電站的安全可靠和經濟運行有至關重要的影響。

而此次核燃料組件的順利運抵,也為機組后續并網發電提供充足的燃料保障,標明我國已成功掌握了三代核電燃料組件的設計、研制和批量化生產技術,是我國三代核電技術自主化的重要體現。

“我們幾代核電人的努力都值了。”“華龍一號”總設計師邢繼說 ,“30多年前,核電建設的技術都不在我們手里,連一些最基本的鋼材水泥都要靠進口。現在我們有了自己的核心技術,也有了‘走出去’的實力。”

“絕不放過任何一個學習的機會”

1978 年 12 月 4 日,鄧小平會見了法國外貿部長弗朗索瓦一行,并在回答法國記者問題時公開宣布 :中國決定向法國購買兩座核電站設備。之后,才有了改革開放初期中國第一座通過引進技術實現百萬千瓦級的大亞灣核電站。

1982 年,大亞灣核電站的建設提議被正式確定。同年被確定的還有浙江海鹽縣秦山腳下的秦山核電站。核電工程如火如荼地開展,中央批準“原子能工業逐步轉到為國民經濟服務的方針”,后來這一方針被概括為“保軍轉民”。

1987 年,邢繼從哈爾濱船舶工程學院核動力裝置專業畢業,進入北京核工業第二研究設計院,打算從事核潛艇、核武器之類的設計研發工作。“因為我從小對國防就很感興趣,高考志愿才填了這所學校。”邢繼說,“而且這所學校的歷史也與發展中國自主的軍事工業關系密切,所以對我的吸引力非常大。”

然而,當時的核二院正處于“軍轉民”階段,對武器裝備的研發幾乎沒有了,“確實挺遺憾的。”邢繼回憶說。

據了解,彼時的核二院很不景氣,為了生存只得四處找任務,甚至搞小型火電廠、啤酒廠設計。從設計武器裝備到設計火電廠,天壤之別,但邢繼沒有抱怨。“當時我就想,火電廠也是工程,雖然不是核電的工程設計項目,但是有很多地方都是相通的,能學到東西就好。”

1990 年,邢繼被派去建設大亞灣核電站,這是他生平第一次見到真正的核電站,“感覺還是很震撼的。”邢繼說,但那時,中國從資金到管理再到技術,幾乎都是短板。

大亞灣核電站早期的建設資金是通過基建貸款籌得的,中國直到 2008 年的核電積淀讓他有了足夠的專業儲備和把控能力,2006 年,邢繼被任命為嶺澳核電站二期的總設計師。這對邢繼來說,也終于有機會向“在核電領域擁有完整的自主知識產權技術”這一夢想靠近。

“嶺澳二期工程要按照‘自主設計、部件采購’的模式進行。”這是當時國家的規劃,也是邢繼堅決擁護的理念。“當時我們都明白,一旦建成,它將會是我國首個自主設計的百萬千瓦級核電站。”

嶺 澳 二 期 最 終采 納 了 “ 二代加”CPR1000 技術方案。盡管該技術是在對國外先進核電技術消化與吸收的基礎上發展而來的,但其關鍵的核島及相關設計、核島主回路設計都是由中核集團一力承擔。然而,這并未達到邢繼的目標。“研發一個完全具有自主知識產權的型號,是我們中老青三代人的夢想。”據介紹,從第一代核電站開始引進國外技術,到三代自主研發初期,雖然消化了引進技術,但是我國在堆芯設計,特別是在燃料原件設計制造技術上不具有完全自主知識產權。國產化的最核心內容是自主設計與關鍵設備的自主制造。因此,想要脫離國外技術支撐,建設擁有自主知識產權的核電站困難重重。但這并沒嚇倒中國核電人。于是,他們大膽提出了自己設計堆芯、改變核反應堆堆芯容量的方案。

萬事開頭難。在選擇雙層安全殼設計的初期方案時,技術專家發出了質疑的聲音。一向溫和的邢繼這次態度堅決。最終,他大膽的決策也成為“華龍一號”自主創新中的一大特色亮點。

M310 為 157 堆芯,“華龍一號”采用的是 177 堆芯,雖然從數字上看只相差 20,但承擔此項工作的中國核動力研究設計院卻用了十余年的時間才完成了這個堆芯設計。

2010 年,CP1000(“華龍一號”前身)通過了國內 42 名核電頂級專家的評審。一切都如期進行,2011 年 3 月, 福清核電站 CP1000 示范工程等待著開工前的最后一道審批。就在這時,日本發生里氏 9 級強震,日本福島第一核電站發生嚴重的放射性物質泄漏事故。國務院緊急下發文件,國內核電項目的審批工作全部暫停,并要求未來新建核電7月才清償完 50 多億美元的債務。“那時和我在同一個辦公室的同事都是法國人,尷尬的是,中國企業既缺乏建設經驗,又被外國企業帶來的現代管理模式搞得痛苦至極。”

“這些都是因為我們缺少專業的技術團隊與建設團隊。受制于人的滋味真的不好受,所以對我自己來說,絕對不能放過任何一個可以學習和成長的機會。”邢繼說,在大亞灣工作的日子里, 他主要負責與設計相關的施工工作,一得機會便緊緊跟在法國技術部同事的身邊,或是參與他們的討論,或是向他們求教。“因為當時大亞灣核電站引進的是法國的核島技術裝備和英國的常規島技術裝備。所以我就想看看這些核電發達的國家是怎么去建設一座核電站的。”

自主創新鑄就大國重器

好學上進且善于鉆研的邢繼后來又陸續在秦山二期、嶺澳二期工作,積累了大量的一手實踐資料與經驗。19 年站必須滿足國際最高安全標準,CP1000 首堆項目就這樣被擱淺了。核電還要不要繼續發展?對危險的恐懼讓它成為一個世界性的難題。邢繼嘴上不說,但心里卻憋著一股勁。

2013 年,中國國家能源局主持召開自主創新第三代核電技術合作協調會,兩家集團同意在兩個核電技術的基礎上聯合開發“華龍一號”。在 2015 年4 月的國務院常務會議上,國務院核準建設“華龍一號”三代核電技術示范機組。

新的技術要考慮的首先就是安全,在邢繼眼里,“核電站建設投資的一半都是用來保證核安全的。”因此除了常規應急系統,“華龍一號”獨創了三套不需要任何外力就能自動運行的冷卻系統,這也是邢繼和他的團隊設計的非能動安全系統——即便停電,在重力和密度差的作用下,機組內部也自動開啟保護措施。這是研發團隊在安全設計上的創新,邢繼認為,“能動和非能動相結合能夠保證‘華龍一號’的安全性。” 不僅如此,“華龍一號”的安全殼還能夠抵抗來自地震、海嘯及大飛機撞擊等巨大外力的沖擊,達到甚至超過世界最高安全標準。

在保障安全性的前提下,經濟效益也必須考量。“我一直都認為,核電站的任務就是要安全地發出便宜的電。‘華龍一號’要做的也是這個,它的研發是30 多年來中國幾代核電人的心血,我們必須精益求精。”

“是龍就要騰飛”

截至目前,“華龍一號”共獲得 743 件專利和 104 項軟件著作權,覆蓋了設計技術、專用設計軟件、燃料技術、運行維護技術等領域。

“‘華龍一號’從設計到建造,都是自主的,是我國首個自主創新的第三代核技術,這就是‘華’的意思 ;是龍就要騰飛,這是‘龍’的寓意,對于我們來說,依賴外國團隊的技術,核心裝備需要由國外提供,已是過去時了。現在我們有了‘華龍一號’,也就有了‘走出去’的底氣。”邢繼說。

然而,僅有底氣是不夠的。若想“出海”,必須通過國際原子能機構等權威機構的安全認證。“這就像出國需要簽證一樣。”邢繼說。為此,邢繼也付出了難以想象的努力。

原“華龍一號”設計總經理宋代勇透露,有一次,他們出國參加認證會, 到飛機上才發現邢繼左膝蓋積水,走路時腿只能直著,不能彎曲。到達之后,在簡陋的房間里,一伙人坐在床上、沙發上,對答辯和論證各個細節進行嚴密的推敲。當時,邢繼就坐在一把木椅子上,與大家討論,最終拍板。他疼得齜牙咧嘴,也只能用藥來扛。

付出總有收獲。2014 年維也納時間 12 月 4 日至 5 日,ACP1000 通過了國際原子能機構的通用反應堆安全審查。這次審查也是中國自主三代核電技術首次面向國際同行的審查。與會專家認為 ACP1000 在設計安全方面是成熟可靠的,滿足 IAEA 關于先進核電技術最新設計安全要求 ;其在成熟技術和詳細的試驗驗證基礎上進行的創新設計是成熟可靠的。這是對中國核電技術的肯定,也是“華龍一號”向世界進發的通行卡。自此,“華龍一號”也成為中國走向世界的“國家名片”之一。

2013 年 2 月,中核集團與巴基斯坦原委會簽訂了卡拉奇 2、3 號核電項目“華龍一號”出口合同。除此之外, 中國也已與阿根廷、沙特、肯尼亞等國在核電領域達成了合作協議。

2017 年,中核集團又以“華龍一號” 技術在巴基斯坦恰希瑪建造一臺百萬千瓦級核電機組——這是中國“華龍一號” 出口的第三臺核電機組,也是中國向巴基斯坦出口的第七臺核電機組。

有了這張“國家名片”,現階段核電走出去形勢大好。其中“一帶一路” 沿線有 40 多個應用國家,預計到 2030年,這些國家的核電機組將會達到 100臺。“‘華龍一號’有望在其中占據 20%的市場份額。目前中核集團正與英國、法國等近 20 個國家商談核電及核工業產業鏈合作。”邢繼告訴《中國報道》記者。

30 多年間,邢繼見證、參與了中國核電“引進—消化—吸收—創新”的飛躍式發展歷程。正是因為有邢繼等一代又一代核電人的堅守,中國才擁有了具備完整自主知識產權的第三代核電技術這一國之重器。

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