參加平湖會議歸來,倪武英和核二院的科技工作者們都知道:中國核電建設要走自主設計、自主建造、自主運行、自主管理的國產化道路,必然遭遇崎嶇坎坷。在競爭日趨激烈的今日世界,在冷戰時代的格局下,沒有一個國家會把自己尖端的核心技術無償地“恩賜”給你。所以,在核電建設國產化的征途上,中國人必須要有勇氣去創造自己的“第一次”。
敢問路在何方?路在腳下。
這是唯一的選擇。自己的路靠自己走。

可是,秦山二期為啥就那么難呢?中國工程院院士、時任秦山二期工程總設計師葉奇蓁說:“秦山二期建設條件跟秦山一期是不一樣的。當時改革開放了,這就要求秦山二期要跟國際接軌,采用國際標準。二期要建商用堆,不可能像一期的原型堆那樣,作為試驗一步步來,二期要講究經濟效益,要還本付息,要控制進度、投資、質量,從而實現商業運營目標。當時這在國際上是第一次,因為一般來說,對于一個新堆型,通常先建原型堆,再建示范堆,成熟了才建商用堆。”
的確,當時中國的核工業經驗很多,搞過核反應堆,搞過核潛艇,但搞大型商業化核電站還是沒經驗。葉奇蓁說:“自主設計方面。當時我們手頭沒有真正實際用得上的資料,只能參考大亞灣核電站的施工圖紙,甚至把他們廢棄的資料都拿來研究。對他們來講,廢棄資料是沒用的,因為不符合工程實際。但對我們來講還有用,可以從中琢磨他們的一些思路和設計的想法。在這個基礎上,我們從看著圖紙開始起家,用自己的理論知識、工程基礎以及相關經驗,提高核電站設計水平,使隊伍慢慢成長起來。但是他們的圖紙不適合秦山二期,因為我們是60萬千瓦機組,是兩個回路,而大亞灣核電站是百萬千瓦級,是三個回路,兩者完全不一樣,所以在這種情況下,我們要以我為主,消化吸收再創新。”

葉奇蓁出生于浙江嘉興海寧,家住鹽官,距離海鹽的秦山不算太遠。1961年5月,葉奇蓁完成博士論文答辯后立即回國,被分配到二機部第二研究設計院工作,由此開始了與核工業的不解之緣。那時,因為蘇聯單方面撕毀合同,撤走專家,帶走圖紙資料,停止供應設備,甚至揚言“20年你們也搞不出原子彈”“這里將變成一堆廢銅爛鐵”。也就是從那時起,堅持自力更生、獨立自主的信念,就在葉奇蓁的心中扎下了根。20世紀70年代,他負責生產發電兩用堆的設計,任設計總工程師。進入80年代,他主持籌建了核工業計算機應用研究所并任所長,為中國首座自主設計建造的30萬千瓦原型堆核電站——秦山一期編制了工程網絡計劃。后續,葉奇蓁被任命為中國首座自主設計的商用核電站—秦山二期的總設計師。
為了在秦山二期實現國產化并與國際接軌的使命,葉奇蓁與秦山二期工程的建設者們整整花了3年時間進行方案認證,在“以我為主,中外合作”的方針指引下,先后與美國西屋公司、法國法馬通公司、日本三菱公司等進行了交流和合作談判。在這樣的技術合作談判中,葉奇蓁深深體會到:核電是政治敏感的技術,代表了國家的科技和工業水準。有的國家不批準向中國出口核電設備,有的國家技術轉讓還要經原技術輸出國同意,而有的國家則經過改進創新,不僅超過了原來出口國的設計水平,還擁有了自主權。
葉奇蓁說:“在秦山二期工程設計、建造過程中,始終堅持了‘以我為主、中外合作’的方針,按照國際規范,根據國際核電發展趨勢,自主選定設計目標,確定技術方案,選定技術參數,確定關鍵設備的功能和指標,自主進行重大科研開發和實驗驗證,自主實施技術創新和設計改進,從而掌握了技術的決策權。”
比如,秦山二期自主設計了全新的反應堆堆芯,采用國產的燃料組件,降低了平均線功率密度。這一創新使得秦山二期的堆芯燃料棒平均線功率密度較引進的核電站降低了15%,也低于國際上同類的二環路核電站,提高了堆芯的熱工安全裕量,滿足美國“用戶要求文件”對先進堆的要求,符合國際上進一步提高核電站安全性的趨勢。鑒于反應堆堆內構件設計屬非原型二類,為了驗證上述改進在流致振動上是安全的,根據核安全法規的要求,秦山二期不僅做了1∶5的流致振動模型試驗、理論分析計算,還在調試階段在實堆上進行了流致振動實測,全部獲得成功,證明了計算分析軟件和模型仿真理論的正確性。在堆上進行高溫、高壓下流致振動的實測,技術難度相當大,國外也只在少數堆上進行過,國內尚屬首次。
比如,驅動線設計直接關系到反應堆的運行安全,因為落棒(控制棒)時間是安全停堆的重要考核指標。為了驗證驅動線設計,除了對影響驅動線性能的各項因素進行試驗分析外,還進行了驅動線熱態綜合考驗以驗證控制棒驅動線在正常和異常工況下的運行性能和落棒性能,驗證了驅動機構的壽命、導向筒組件的導向性能及控制棒磨損等。此外,還通過多點激振的地震試驗,驗證了控制棒驅動線在地震條件下的運行特性、落棒性能等。
比如,主參數的優化也是一項重要的設計創新。考慮國內60萬千瓦級汽輪發電機組的性能指標和特點,通過優化設計,以確定核電站的主參數,并在保證安全的前提下,適當提高主參數,使得每個環路的出力達到33萬千瓦,高于美國、日本的二環路壓水堆核電站單個環路的出力(約29.5萬千瓦)。
秦山二期工程所用的鋼襯里和焊材也是國內首次研制的,第一次施工時,40%的焊縫不合格,于是研究單位和制造商緊急趕到現場,分析問題,立即研制第二、第三批焊條,解決了焊接的質量問題,沒有影響工程的工期。另外,在錢塘江口泥沙含量多的地區使用板式熱交換器也是首次。通過對系統和板式熱交換器的模型試驗,合理地選擇流速和流道設計,防止了泥沙淤積和堵塞。
堅持以我為主,使秦山二期掌握了國際標準的環路和關鍵設備設計的核心技術。除部分關鍵設備通過引進外,秦山二期大部分關鍵設備的設計都是我國自主設計的。秦山二期自主設計率達到90%。通過秦山二期的磨煉,我們不僅掌握60萬千瓦的核電站設計,而且具有100萬千瓦的設計能力。
秦山二期工程共進行了300多項的創新和改進。在2003年度的國防科學技術進步獎中,與秦山二期相關的成果共有4項榮獲一等獎,12項榮獲二等獎,22項榮獲三等獎。在2004年度的國家科學技術進步獎中,秦山二期工程的設計和建設榮獲一等獎。
核電產業是高技術的戰略產業,實踐證明,高技術特別是核心技術拿錢是買不來的。要繼續堅持以我為主,這是發展核電的必由之路。
事實勝于雄辯。核心技術是買不來的!核心技術必須緊緊地掌握在自己手中!
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