揭秘“華龍一號”

盛安陵

自2013年以來，無論在莫斯科國際核工展，還是北京國際核工展等展會，“華龍一號”似乎橫空出世，突然闖入人們的視野。特別是2014年11月3日，國家能源局對福建省發(fā)改委、中核集團的請示報告發(fā)出復函，同意福建福清5、6號機組工程調(diào)整為“華龍一號”技術(shù)方案，這是繼8月份通過國家能源局、國家核安全局牽頭組織的專家評審后，“華龍一號”再次成為業(yè)界關(guān)注的焦點。

一般而言，一種新型核電技術(shù)研發(fā)成功都需要數(shù)年甚至數(shù)十年，而只在核電技術(shù)舞臺上活躍不滿兩年時間的“華龍一號”，為什么能夠扛起我國自主三代、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核電大旗？它的身世之謎是什么？它擁有哪些先進的理念和技術(shù)，讓國人引以為傲……

為揭開籠罩在“華龍一號”的神秘面紗，記者先后走訪承擔其設(shè)計、研發(fā)工作的科研單位——中國核動力研究設(shè)計院、中國核電工程有限公司等科研基地，探尋其背后的故事。

從無到有

1997年，一個靜謐的午后，在中國核動力研究設(shè)計院老基地一棟辦公樓里，一陣陣激烈的爭論聲充斥著整個樓道。原來，十幾個技術(shù)人員正聚集在一間辦公室里，討論著中國自主百萬千瓦級核電站方案的主參數(shù)。

或許那時，他們誰也沒有預料到，這就是“華龍一號”孕育17年的起點。

核動力院承擔著“華龍一號”反應堆及一回路設(shè)計工作，了解“華龍一號”“心臟”的誕生，必然以這里為起點。長期擔任核電工程項目技術(shù)負責人的核動力院科技委副主任、原副院長張森如說，早在1996年，原國家計委在上海組織召開關(guān)于核電發(fā)展的研討會，提出國家發(fā)展核電的方向不再是60萬千瓦級，而是100萬千瓦級。這促使大家萌發(fā)了自主研發(fā)百萬千瓦級核電技術(shù)的念頭。

當時恰逢嶺澳核電站二期正走自主設(shè)計、自主制造、自主建造、自主運營的建設(shè)路線，規(guī)劃建設(shè)兩臺百萬千瓦級壓水堆核電機組。據(jù)張森如介紹，為拿下嶺澳核電站二期工程，核動力院在秦山二期60萬千瓦核電技術(shù)（CNP600）的基礎(chǔ)上，開發(fā)了百萬千瓦壓水堆核電技術(shù)CPR1000。CPR1000在換料周期、設(shè)計壽命、數(shù)字化儀控、專設(shè)安全系統(tǒng)優(yōu)化等方面進行了25項改進。在CNP600、CPR1000的基礎(chǔ)上，中國第二代核電技術(shù)逐漸定型并取得了驕人的戰(zhàn)績，相繼運用于浙江秦山二期擴建兩臺機組、廣東嶺澳二期兩臺機組、遼寧紅沿河一期四臺機組、福建福清一期兩臺機組、浙江方家山兩臺機組、廣東寧德兩臺機組、廣東陽江兩臺機組、海南昌江兩臺機組的設(shè)計。遺憾的是，CNP600、CPR1000均是法國進口機型M310的改進型，在堆芯設(shè)計，特別是在燃料元件設(shè)計制造技術(shù)上，不具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，不能實現(xiàn)出口。

為了突破核電技術(shù)發(fā)展長期受制于人、不能實現(xiàn)出口的困局，振興國內(nèi)裝備制造業(yè)。從1997年開始，核動力院在CNP600“121堆芯”、CPR1000“157堆芯”的基礎(chǔ)上，自主創(chuàng)新地提出“177堆芯”的概念，功率確定為100萬千瓦，機型確定為 CNP1000，隨后開展了主參數(shù)論證、概念設(shè)計、方案設(shè)計、模擬初步設(shè)計、工程初步設(shè)計，完成了反應堆整體水力模擬試驗、反應堆堆內(nèi)構(gòu)件流致振動試驗等一系列關(guān)鍵性驗證性試驗。2005年10月，國家環(huán)?？偩趾税踩行膶Α禖NP1000核電廠初步安全分析報告》進行了預審評。審評認為：CNP1000設(shè)計比國內(nèi)同類核電技術(shù)在安全方面的設(shè)計更加全面和周到，將CNP1000核電技術(shù)定位于“二代改進型”核電技術(shù)是準確和符合實際的，經(jīng)局部設(shè)計改進后具備上工程的條件。

后由于國家引進AP1000技術(shù)，為給引進三代核電技術(shù)預留更多的廠址，CNP1000未能上工程。直至2007年4月，中核集團公司將CNP1000更名為CP1000，在前期研發(fā)工作的基礎(chǔ)上，開展了CP1000工程總體設(shè)計、初步設(shè)計工作，同時開展了概率安全分析、重大設(shè)計方案研究及初步安全分析報告編制工作，并在2010年4月，通過中國核能行業(yè)協(xié)會組織的國內(nèi)專家審查，獲得業(yè)界認可，完全具備上工程的所有條件。2011年，國家核安全局已經(jīng)受理以福清核電5、6號為項目背景CP1000安全審評工作，第一次初步安全分析報告對話會在同年2月28日、3月1日兩天召開。此時，福清現(xiàn)場負挖已經(jīng)啟動，預計當年年底實現(xiàn)福清5號機組澆灌第一罐混凝土。

正當大家期待我國自主百萬千瓦級核電就要落地成為現(xiàn)實時，2011年3月11日，日本福島核事故發(fā)生。國務院提出，今后國內(nèi)新建核電站必須以世界最高安全標準來審查，并滿足第三代核電技術(shù)要求，代表中國二代核電技術(shù)發(fā)展最高水準的CP1000再次擱淺。

為應對世界核電形勢變化，中核集團啟動核電技術(shù)重點科技專項，在CP1000工程設(shè)計的基礎(chǔ)上，消化吸收引進的三代核電技術(shù)，充分考慮日本福島核事故后的經(jīng)驗反饋，依據(jù)國家最新核安全法規(guī)要求，研發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)ACP1000。ACP1000被視為中核集團占領(lǐng)核電技術(shù)制高點的重要標志性工程，肩負著帶動核電相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)提升、實現(xiàn)工程化應用、真正樹立我國自主核電品牌、實現(xiàn)核電“走出去”目標的使命?；诖饲笆嗄甑难邪l(fā)基礎(chǔ)，6個月完成了ACP1000頂層設(shè)計方案，并通過專家評審?！鞍凑Ｍ七M，頂層設(shè)計方案需要1年到1年半的時間。雖然時間壓縮得很短，但是工作的過程充滿了自信和希望?！敝袊穗姽こ逃邢薰続CP1000出口項目設(shè)計經(jīng)理張翔宇說。

2013年4月，在國家能源局和國家核安全局的指導下，為步調(diào)一致?lián)屨紘H核電市場，在ACP1000技術(shù)的基礎(chǔ)上，中核集團和廣核集團將各自的百萬千瓦級技術(shù)進行融合，形成我國自主知識產(chǎn)權(quán)、自主品牌的三代核電技術(shù)“華龍一號”。

“十多年的自主創(chuàng)新之路，‘華龍一號經(jīng)歷了諸多‘從無到有的突破，相當曲折，前方的路布滿荊棘，我們依舊選擇最初的那份堅守，在堅守中不斷壯大、提高自己的技術(shù)水平，更加自信地推動我們的夢想向現(xiàn)實加速前行?！敝泻思瘓F“華龍一號”總設(shè)計師、中國核電工程有限公司副總經(jīng)理兼總工程師邢繼如此表述這段曲折的夢想之路。

創(chuàng)新之路

十七年研發(fā)歷程，寥寥千言，意猶未盡，總感覺缺少點什么？那就是，沒有為那些致力我國自主三代核電研究貢獻智慧和青春的平凡科研工作者留下只言片語。

在“華龍一號”的研發(fā)中，中國核動力研究設(shè)計院的劉昌文承擔了本院“華龍一號”總設(shè)計師的任務，對他而言，有一件事記憶猶新，如鯁在喉。在福島事故前，為爭取CP1000盡快實現(xiàn)福清5、6號機組上工程，核動力院考慮從美國西屋公司購買蒸汽發(fā)生器。然而，西屋公司設(shè)置很多條件，其中有一款大意是在國外核電市場，CP1000不能與AP1000競爭。

“核心技術(shù)掌握在別人手里，命運就掌握在別人手里。我們咬緊牙攻關(guān)，也要開發(fā)屬于自己的拳頭產(chǎn)品。”劉昌文對核動力院院長羅琦在核電工作會上的講話至今記憶猶新。后來，核動力院自籌經(jīng)費成功地研發(fā)了蒸汽發(fā)生器，并為此完成了四項工程驗證性實驗。

顯然，翻版別人的設(shè)計，是不能讓中國從核電大國變成核電強國的！只有搞自主化，實現(xiàn)自主品牌，才能獲得國際認可，實現(xiàn)“走出去”。

為此，科研人員也是朝著這個方向努力的。

為“華龍一號”安全性能滿足三代要求，在對反應堆薄弱環(huán)節(jié)進行梳理時，為將事故后操縱員不干預時間由10分鐘提高到30分鐘，課題組攻關(guān)人員對各種假想事故的薄弱環(huán)節(jié)進行梳理，提出改進措施，進行理論計算，如此反復上百遍，不厭其煩，白天晚上連軸轉(zhuǎn)，一點點向前推進，最終實現(xiàn)攻克。

為能夠最真實模擬蒸發(fā)器二次側(cè)非能動余熱排除系統(tǒng)，實驗人員采用1：1比例，近60米的臺架高聳云端，近20米的蒸發(fā)器U型管模擬，可謂煞費苦心。

科學研究是枯燥的，但同時也是緊張并富有挑戰(zhàn)性的。不少科研人員，上有老下有小，小孩生病、老母親又生病，醫(yī)院、辦公室兩地不停地來回跑。劉昌文說：“這樣的例子很多。每次看見他們一副身心疲憊的樣子，晚上還要繼續(xù)加班，心很酸，對不起他們?！?/p>

“華龍一號”曲折發(fā)展，他們都不離不棄，為什么？一個國家要想實現(xiàn)技術(shù)跨越，光靠引進是行不通的，因為關(guān)鍵技術(shù)是買不來的，只有靠創(chuàng)新，才能讓中國在世界核電舞臺上擁有寶貴的一席，才能由核大國邁進核強國。

為此，他們一直走在自主創(chuàng)新的路上。