20年磨一劍 將先進核電技術(shù)牢牢握在手心
作為我國自主三代核電技術(shù)，中核集團華龍一號研發(fā)要追溯到上世紀九十年代末。只不過，那時這個技術(shù)還不叫華龍一號，而是叫自主百萬千瓦級核電型號——CNP1000。
（來源：中國能源報 邢繼/口述 本報記者 朱學蕊/整理）
當時，CNP1000完成了一個接近初步設(shè)計階段的工作，后來隨著國際上核電技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)第三代核電概念，且歐美已在推出第三代核電技術(shù)，我們認為有必要重新調(diào)整CNP1000方案。第三代核電站在安全性和經(jīng)濟性方面都提出了更高要求，應對事故的能力更強，所以我們汲取了國際上第三代核電站設(shè)計理念，重新定位了自主百萬千瓦級技術(shù)的研發(fā)目標，形成了一個具有三代特征的，但還不能完全算第三代的自主核電技術(shù)——CP1000。
所以，從華龍一號研發(fā)脈絡(luò)上看，CNP1000是第一步，CP1000是第二步，ACP1000是第三步，最后是華龍一號。如今回頭看這20年，四個自主品牌的核電型號研發(fā)，以及華龍一號首堆落地和投產(chǎn)，歷程十分艱辛。
最高安全標準下研發(fā)“華龍”
2011年日本福島核電事故發(fā)生前不久，中核集團借鑒國際三代核電技術(shù)，研發(fā)了具有三代特征的核電型號CP1000，且已通過核準，進入開工許可證審查階段。福島核電事故發(fā)生那天，我正在北京的AP1000最終用戶技術(shù)轉(zhuǎn)讓簽字儀式上代表中核集團簽署協(xié)議，聽到福島地震消息，在場同行都非常擔心，大家討論福島第一核電站會不會受影響，很快，就傳來了核電站發(fā)生氫氣爆炸的消息……
事故發(fā)生5天后，國務(wù)院常務(wù)會議作出“國四條”決定，暫停國內(nèi)所有核電項目審批；暫停所有新建核電站，重新評估；對所有核電設(shè)施進行逐一排查，發(fā)現(xiàn)安全問題立即解決，不能解決的停止運行。在此背景下，原本預計2011年底開工的CP1000項目擱置了，這對我們打擊非常大，當時感覺很迷茫。但團隊很快就重新振作起來，并當機立斷，決定放棄CP1000，直接做真正的三代技術(shù)。由此，我們對照“國四條”要求逐一梳理，開始了ACP1000，也就是后來稱為華龍一號的型號研發(fā)。
華龍一號的設(shè)計目標，是對當時的技術(shù)作出革命性改進，吸收福島核事故經(jīng)驗反饋，加入非能動系統(tǒng)，向國際最高安全標準看齊。這對整個團隊來說，是個很大激勵，大家很快擺脫了福島事故帶來的陰霾，全力以赴投入新型號研發(fā)，這是我們第一次建設(shè)中國自主的先進核電，每個人都鼓足了氣、卯足了勁。
攻克非能動技術(shù)創(chuàng)新障礙
其實，我們在早期形成CP1000方案時，就已經(jīng)有了“能動+非能動”雛形，因為它是具有第三代特征的核電站，就是針對核電站可能發(fā)生的嚴重事故，加強應對措施，這也是二代技術(shù)和三代技術(shù)的巨大差別。
福島核電事故是因為核電站失去全部廠用電源，在運機組和乏燃料水池的熱量無法及時排出，溫度越來越高，導致堆芯熔化發(fā)生氫氣爆炸，造成大量放射性物質(zhì)釋放。針對這個經(jīng)驗反饋，我們在華龍一號中設(shè)計了三套非能動事故應對系統(tǒng)，旨在考慮電廠喪失全部（包括應急）電源的極端情況，以及在這種情況下非能動安全系統(tǒng)可不依賴外部電源，僅靠重力、溫差等提供動力即可維持系統(tǒng)運行，帶走反應堆事故后產(chǎn)生的熱量，更好地保證核電安全。
非能動是華龍一號的一項重要創(chuàng)新，但我們當時針對核電站非能動的研究缺少基礎(chǔ)，開發(fā)設(shè)備上也缺少相關(guān)技術(shù)，沒有現(xiàn)成東西可借鑒，研究難度非常大。這時，年輕的團隊給了我很多勇氣和信心，他們在沒有更多參考、經(jīng)驗的非能動領(lǐng)域蹚出了一條路。
2018年8月29日凌晨，隨著最后一次試驗結(jié)束，非能動系統(tǒng)十一個正式工況、累計十八次試驗圓滿完成，實驗非常成功，遠超我的希望。當初在系統(tǒng)總體設(shè)計時，我的目標只是每個系統(tǒng)能力實現(xiàn)33%，這樣三個整體達百分之百，但他們堅持不斷優(yōu)化改進，使每個系統(tǒng)達到50%，大幅提升了安全余量。
果斷拍板雙層安全殼設(shè)計
保障核電站安全有三道安全屏障，華龍一號除在三道安全屏障上設(shè)置了“能動+非能動”安全手段外，還采用了雙層安全殼設(shè)計，這在設(shè)計CP1000時就已確立。不過，當時這個“確立”經(jīng)歷了討論爭議和拍板的過程。
CP1000項目計劃于2011年底開工，鑒于CP1000研發(fā)周期較短，若采用雙層安全殼，可能要解決很多技術(shù)上的難題。所以，在當時的一場專家會上，有些專家考慮到項目進度的緊迫性，提出是不是必須要做雙層安全殼。此前，我們設(shè)計團隊曾充分研究過這個問題，認為有信心，可以堅持，后來建議得到中核集團和專家們的支持。
我們從未做過雙層安全殼，困難不小，但有信心，所以預見那天開會可能有不同意見，我就提前寫了一些話。我說，我們的技術(shù)人員還是渴望能通過自主創(chuàng)新來推動中國核能技術(shù)發(fā)展，如果支持我們在安全殼上搞創(chuàng)新，無疑會點燃工程師和研發(fā)設(shè)計人員的創(chuàng)新激情，我們知道挑戰(zhàn)很大，但有這個信心實現(xiàn)目標。說完后，大家紛紛鼓起掌來，建議得到一致認可。這段話當時起了很重要的作用，但最關(guān)鍵的因素，還是我們的技術(shù)、基礎(chǔ)，讓我有底氣，要不然作為總設(shè)計師，我不敢打這個包票。
當時拍板這件事情的就是中核集團現(xiàn)任董事長余劍鋒，他當時是集團副總經(jīng)理，主管CP1000研究。那天的專家會結(jié)束后，他把我叫到辦公室，針對CP1000跟我談，希望我們把這個目標定得更高一些：我們自主研發(fā)要有一個更高目標，要瞄準國際上最先進的核電，以高標準嚴要求來確定自主核電發(fā)展。而且，他還給了很多具體要求，如非能動的技術(shù)運用。實際上，他是在鼓勵大家創(chuàng)新。
由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”跨越
核電站是世界上最復雜的能源系統(tǒng)，不是設(shè)計人員設(shè)計出施工圖，核電站就一定能造出來，國家整體的工業(yè)能力是否匹配非常重要，這個匹配主要是裝備制造業(yè)。核電站用的設(shè)備是核級設(shè)備，即便是簡單的閥門、管道都要具備抗高壓、抗輻射等功能，對材料性能及設(shè)備的可靠性、精密度要求很高，有的使用壽期要求甚至達60年，這就倒逼國內(nèi)裝備制造企業(yè)不斷提升技術(shù)和管理水平，從而帶動制造業(yè)整體升級。
華龍一號研發(fā)集結(jié)了國內(nèi)17家高校、科研院所，以及國外14家企業(yè)、大學參與，研發(fā)過程中開展了產(chǎn)學研合作，克服了很多困難，解決了設(shè)備國產(chǎn)化難題，滿足第三代核電要求。在核電主設(shè)備上通過聯(lián)合研制實現(xiàn)100%國產(chǎn)化，不僅是關(guān)鍵設(shè)備，核電建設(shè)用的大宗材料也是如此。
如三代核電的電纜要求是，假設(shè)出現(xiàn)嚴重事故時，為確保核電安全，電纜必須能夠耐受嚴重事故考驗，且以前二代核電站用的電纜鑒定壽命為40年，而三代核電站電纜鑒定壽命是60年。我們與廠家一起研究，實現(xiàn)電纜壽命延長，提高了耐高溫高壓性能。后來，電纜通過了15天的模擬高溫高壓環(huán)境試驗，又經(jīng)過了15天強堿性溶液浸泡試驗考驗后，通過了最后的耐電壓性能試驗，成功驗證了電纜在極端情況下的安全功能。
類似這樣的事兒還有很多，現(xiàn)在回頭看，我們這些年聯(lián)合國內(nèi)200家制造企業(yè)，帶動產(chǎn)業(yè)鏈5000多家企業(yè)，共同突破了411臺核心裝備國產(chǎn)化，華龍一號首堆工程國產(chǎn)化率達88%，實現(xiàn)了由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的跨越。
核電技術(shù)研發(fā)和核電建設(shè)對科技進步和裝備制造發(fā)揮出重要的帶動作用，我國核電產(chǎn)業(yè)由此登上世界舞臺，與核電強國同臺競技。華龍一號從無到有，從圖紙到投產(chǎn)發(fā)電的歷程，再次證明了我們堅持核電自主化發(fā)展的重要歷史意義。
（作者系中核集團華龍一號總設(shè)計師）
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