中國核電站建設自主創(chuàng)新之路

王宇波

6月中俄兩國又簽署了一個大合同：4座VVER核電機組，1座示范快堆合作項目。合同中的四臺核電機組，兩臺是連云港田灣核電站的7、8號機組，另兩臺則是徐大堡核電站的3、4號機組。值得注意的是，徐大堡核電站原計劃6臺機組均選用美國AP1000核電機組，這其中的變化可以說是中國引進和發(fā)展三代核電技術的縮影。

連云港田灣核電站1、2號機組，屬于VVER系列AS-91型

俄羅斯VVER核電機組早在上世紀90年代就已經在中國落地，田灣核電站1～4號機組均是VVER系列，具體型號是稍老一些的AS-91型（V-428）和AS-91改進型（V-428M）。按照民用核反應堆代數(shù)劃分，這四座核電站屬于“二代加”，意為使用第三代反應堆安全技術的第二代反應堆。這次簽署的四臺新機組，則是VVER系列核電機組中的最新型號，VVER-1200（V-491），屬于真正的第三代民用核反應堆。

至此，世界上主要的第三代民用核電機組技術都已經來到中國，包括此次簽署的俄羅斯VVER-1200，法國的EPR，美國的AP1000都在中國落地生根。除了這些引進的三代核電技術，中國還以二代國產堆CNP1000和ACP1000為基礎，吸收AP1000和EPR的思路和經驗，研發(fā)出了自主知識產權的“華龍一號”。同時根據AP1000的引進協(xié)議，中國以其為基礎研發(fā)了具有自主知識產權的CAP1400。

首次引進三代堆技術

時間回到2004年，出于核電發(fā)展安全上的需要，國務院決定引進世界先進的核電技術，與發(fā)展高鐵時的思路類似：用市場來換技術。當時并沒有在一開始就決定要引進第三代核電技術。21世紀初，國內有相當一部分人認為，在原先的二代核電基礎上，加強安全技術的“二代加”是當時最好的核電技術。在此情況下，6位對三代核電技術發(fā)展有深入了解的專家聯(lián)名給中央寫信，表示中國要大規(guī)模發(fā)展核電，應采用最先進和最安全的三代技術，寫信的6人被戲稱為“核電六君子”。

AP1000核電機組結構圖

最后中央決定，明確引進第三代核電技術，同時還給出了引進的條件：在購買4臺依托三代核電技術的機組后，該技術將轉讓給中國，之后中國在這個技術基礎上在創(chuàng)新，形成自主的先進核電技術。這四臺分別位于浙江三門和山東海陽的核電站總招標規(guī)模高達80億美元，被稱為“世紀大單”。

2004年9 月，“中國第三代核電技術依托項目招標”開始，美國的AP1000，法國的EPR和俄羅斯的VVER-1200核電技術參與競標。俄羅斯首先因為技術原因出局，具體的引進談判在法國阿海琺和美國西屋公司之間進行。經過2年漫長的招標，西屋公司的AP1000最終中標。

中標之后是中方與西屋公司漫長而又艱辛的商務談判，最后定下來的具體合作方案如下：

土建安裝由中方負責，為吸取模塊化施工經驗，中方同意聘請一批美方專家，組建聯(lián)合項目管理機構。

設備供應方面，中方只采購2套主設備（反應堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等），其余2套由中方按照美方轉讓的技術在中國制造，美國提供技術支持。而4臺反應堆的輔助設備全部按美方提出的技術要求，由中方制造和采購。

設計工作方面，中方派出技術人員參加，合計180萬人小時，調試工作由中方牽頭，并提供絕大部分設備。

同時最關鍵的部分，西屋同意中方以AP1000技術基礎，研發(fā)自己的非能動大型壓水堆，功率超過135萬千瓦的情況下，中方擁有自主知識產權，可以對第三國出口。但如果是對美國和日本出口，則必須是與西屋公司合作出口。該條款的最后產物即是目前的CAP1400型“大型先進壓水堆核電站”。

單純以達成的方案來看，引進AP1000對中國核電發(fā)展來說應當是一件好事，不僅能獲得先進的設計方案，還能鍛煉出一支三代反應堆的建設隊伍。2007年12月31日，引進協(xié)議正式啟動，西屋公司給中方運來了重達20噸的技術資料和260個軟件包。

根據原計劃，這四臺引進的百萬千瓦級核電機組到2015年就要并網發(fā)電，而以此為基礎開發(fā)的CAP1400機組也計劃在2017年并網發(fā)電。

外來的和尚，卻念不好經

然而這款先進的非能動先進核反應堆的建設進展卻一拖再拖，原計劃2015年就并網發(fā)電，直到2018年4月25日，三門核電站1號機組才獲得裝料許可，并于當月29日完成裝料，后續(xù)工作順利的話，將于今年11月投入商業(yè)運營。

究其主要原因，首先是西屋公司長久以來缺乏民用核反應堆的實際建造經驗，因此在設計上只考慮了工藝的先進性而忽視了實際工程施工環(huán)節(jié)，導致反應堆建設難度過大，為了解決施工問題，西屋方面不斷地臨時修改設計。同時，美國EMD公司負責提供的主泵存在著嚴重的“難產”情況。2016年交付之后的耐久性測試中，主泵又出現(xiàn)裂紋。

在中國首批4臺三代核電競標中落敗的法國EPR核電機組于AP1000中標的次年，也就是2007年被引進國內，一方面是為了照顧中法關系，一方面則是中國三代核電技術的發(fā)展并不能因為首批機組中標“最先進”技術而放棄多線發(fā)展原則。

這兩臺EPR機組的建設地點位于廣東臺山，臺山1號機組與三門1號機組一樣都在2009年開工。建設過程中同樣遭遇了工期延誤的問題，原定于去年下半年投入商業(yè)運行的臺山1號機組也是在今年4月才獲得裝料許可， 6月6日首次臨界。值得注意的是，相比AP1000的一百萬千瓦發(fā)電功率，臺山1號機組的單機容量高達一百七十五萬千瓦，投產后將是全球單機功率最大的核電機組。

臺山核電站1、2號機組，單機功率世界最大

根據公開報道，導致中國EPR機組延期的主要原因是反應堆壓力容器不合規(guī)格。國家國防科技工業(yè)局核應急安全司司長、國家核事故應急辦公室副主任姚斌說，法國安全局在監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)法國EPR機組壓力容器頂蓋部分指標在檢測過程中與設計不符，因此中國國家核電部門高度重視，等法國安全局拿出結論以后再對之進行檢測，中國的EPR機組再進行深入分析和檢測，最后確保沒有安全問題的情況下，才繼續(xù)推進。

無論是代表世界最先進設計理念的AP1000，還是大力出奇跡的EPR，在中國落地之后都出現(xiàn)了嚴重的工期拖延情況，建設成本也因此大幅上升。

華龍一號和CAP1400誕生：自立根生才是正道

在引進AP1000的過程中，中國兩大核電集團，中核（中國核工業(yè)集團公司）和中廣核（中國廣東核電集團有限公司）都不愿意作為技術引進的主體承擔單位。原因是中核和中廣核在從法國引進的第二代核電機組M310的基礎上，分別開發(fā)出了具備自主知識產權的第三代核電機組ACP1000和ACPR1000+。為了自己的新堆型，兩大集團都投入了巨大的資源。

任何一家來承擔AP1000的工作，那么前期的工作都將前功盡棄。也因此國家專門成立了國家核電技術有限公司來負責AP1000的引進和國產化工作， AP1000的國產化升級版CAP1400則是由上海核工程研究設計院作為技術主體責任方承擔研發(fā)設計工作。同時，中核和中廣核兩大集團分別持有10%的“國核技”股份。

而且慶幸的是，兩大核電集團自主研發(fā)的三代核電機組并沒有因為AP1000的引進而夭折，卻反而因為AP1000遭遇的各種挫折和延誤，促進了兩家核電技術的發(fā)展，加之兩大核電集團能接觸到“國核技”所擁有的所有AP1000技術資料，由此最終融合出了“華龍一號”。

為滿足我國核電“走出去”戰(zhàn)略和自身發(fā)展需要，2013年4月25日，中國國家能源局主持召開了自主創(chuàng)新三代核電技術合作協(xié)調會，中廣核和中核同意在前期兩集團分別研發(fā)的ACPR1000+和ACP1000的基礎上，聯(lián)合開發(fā)“華龍一號”。

2015年5月7 日，由中核集團建設的“華龍一號”示范工程福清5、6號機組開工建設。同年12月24日，中廣核負責建設的兩臺“華龍一號”核電機組在廣西防城港開工建設。值得注意的是，在全世界范圍內的三代堆建設過程中，工期延誤是普遍現(xiàn)象，而“華龍一號”目前在建四臺機組，還未出現(xiàn)過重大節(jié)點延誤的情況，甚至福清5號機組有進度過快的現(xiàn)象。

在技術路線上，“華龍一號”充分展現(xiàn)了其后發(fā)優(yōu)勢：法國EPR的雙層安全殼設計，美國AP1000的熔堆工況下核燃料堆內保留，俄羅斯VVER的二次側非能動余熱排出技術等安全技術都被融合到了“華龍一號”上。

作為中國核電技術對外輸出的標桿性項目，“華龍一號”從一開始就立足于國際市場的拓展，在中核集團負責建設的福清5號機組開工次年（2016年），巴基斯坦引進的2座華龍一號機組：卡拉奇K-2、K-3機組也順利開工。

2015年10月21 日，在國家主席習近平和時任英國首相卡梅倫的見證下，中廣核與法國電力集團簽署了英國新建核電項目一攬子合作協(xié)議，其中布拉德維爾B（BRB）項目將采用“華龍一號”技術，并以廣西防城港核電二期為參考電站。這也是中國第一次向發(fā)達國家出口整套核電機組。

2017年5月17 日，在中國國家主席習近平與阿根廷總統(tǒng)馬克里共同見證下，中核集團董事長王壽君與阿根廷核電公司總裁塞莫羅尼在北京人民大會堂簽署了關于阿根廷第四座和第五座核電站的總合同。這兩臺機組分別是一臺70萬千瓦CANDU-6型重水堆核電機組，和一臺“華龍一號”壓水堆核電機組。

AP1000從開工到今年首次投料，歷經10年光陰，而上海核工院從2008年接下以AP1000為研發(fā)CAP1400核電型號，也是10年過去。也正是“得虧”了AP1000的進展緩慢，在其首臺核電機組尚未商業(yè)運營、形成標桿化作用之前，CAP1400已經于今年上半年正式開工，目前處于土建狀態(tài)。

巴基斯坦首臺華龍一號機組建設工地

打破格局，國產優(yōu)先

此次徐大堡3、4號機組從原計劃的AP1000堆型改用俄羅斯VVER-1200這一舉措釋放出一個重要的訊號：原先已經規(guī)劃使用了AP1000堆型的機組，仍然有改變規(guī)劃，使用其他堆型的選擇余地。徐大堡3、4號機組突破規(guī)劃，選用俄羅斯VVER-1200，主要是因為VVER-1200造價相對較低，經濟效益比較好，同時采購俄羅斯核電機組，還有一定的政治意義在其中。

那么既然徐大堡3、4號機組能放棄AP1000，改用VVER-1200，其他同樣選用了AP1000堆型的機組，比如徐大堡5、6號機組，或是其他暫時規(guī)劃了AP1000、因為三門首堆進度問題而遲遲未開工的核電站，一樣可以考慮更換堆型選型，更多的選用“華龍一號”和CAP1400這樣中方具有自主知識產權的型號。無論是軍用戰(zhàn)斗機，還是現(xiàn)在給人民群眾出行帶來巨大便利的高鐵，兩者的發(fā)展都用過引進吸收再研發(fā)走出了一條康莊大道，核電事業(yè)，也應當走在這條道上。