“华龙一号”: 打响中国自主三代核电品牌

霍林郭勒网 刘 欣2021-06-11 03:13:27
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  “华龙一号”: 打响中国自主三代核电品牌

  最先做报告的人来自国际原子能机构,提到中国,讲的是秦山二期技术。

  随后,一个美国人上台,说正在中国山东海阳建设首堆。

  之后,一个俄罗斯人上台,说已经在中国江苏田湾建成核电站。  

  再后来,一个法国人上台,说正在中国广东建设反应堆。

  ……

  2012年,现任中核集团中国核动力研究设计院产业部副主任汤华鹏代表我国参加国际原子能机构在韩国举行的培训会,实际也是技术推介会。

  美俄法都在中国建反应堆,作为核电引进大国,中国被国际原子能机构拿到台面上讲的还是20多年前的机型。会场虽有空调,坐在第一排的汤华鹏仍感觉汗湿衣裳,如芒在背,实在觉得没面子,插了一句:中国正在搞ACP1000(“华龙一号”前身)。

  当时ACP1000的科研还没完成,当然也不为国际同行所知晓。现场反应很冷淡。

  如今这一状况一去不复返了。2021年1月30日,我国自主三代核电技术“华龙一号”投入商业运行,当地时间5月20日01时15分,“华龙一号”海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇核电2号(K-2)机组正式进入商业运行,“华龙一号”“走出去”第一站顺利建成,中国核电实现从“跟跑”到“并跑”。

  完成自主核电第一次冲锋

  所谓核电,是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能。一颗原子核,直径只有一根头发丝的一亿分之一,却蕴藏着惊人能量。

  核电是战略高科技产业,是核大国必争的核能技术高地。发展核电是和平时期保持和拥有强大核实力的重要途径。第二次世界大战结束后,世界各有核国家的科学家都把更多注意力转向原子能和平利用。

  1951年8月,美国的原子能委员会在一座钠冷快中子增殖实验堆上,进行了世界上第一次核能发电实验,并获得成功,自此开启了人类利用原子核发电的时代。

  20世纪50年代初,我国核工业时代正式起步。1964年10月16日,第一颗原子弹在大漠深处试爆成功,中国从此跨进有核武器国家行列。

  1970年11月,周恩来总理对二机部(中核集团前身)负责人强调说:二机部不能只搞核爆炸,也要搞核电站。

  1970年春节前,上海市领导到中央汇报,道出了当时严峻的形势:上海的许多工厂由于缺电轮流停产。

  1970年2月初,周恩来听取上海市工作汇报时指出:“从长远来看,要解决上海和华东地区用电问题,要靠核电。”2月8日,上海市组织传达了周恩来关于建设核电的指示精神并研究了落实措施,我国第一座核电站工程由此得名“728”工程。

  但之后因缺少统一战略方针和政策指导,工程几经浮沉甚至面临下马。“728”工程忽上忽下的消息令科研人员揪心。但研究不能停,蒸汽发生器设计负责人刘家钰给自己定下一条原则:“只要没看见宣布工程下马的中央正式文件,就没有权力放下手中的计算尺。”

  终于在1986年,秦山一期30万千瓦级核电机组正式动工,来自西北、西南等核基地的核工业大军向秦山集结。

  1991年12月15日,秦山一期成功并网发电,在主控室的欢呼沸腾中,中国大陆核电实现了从无到有、从零到一的突破。

  夹缝中被重启

  秦山一期30万千瓦级核电工程解决了中国大陆无核电的问题,但采用法国核电技术的大亚湾核电站单机容量是它的3倍多,达98.4万千瓦,更经济。

  1996年,原国家计委提出国家核电发展方向不再是60万千瓦级,而是百万千瓦级。

  2004年3月,岭澳二期被列为国家核电自主化依托项目。在秦山二期基础上,岭澳二期开发了百万千瓦压水堆核电技术。

  遗憾的是,二者均是法国进口机型M310的改进型,在堆芯设计,特别是在燃料元件设计制造技术上,不具有完全自主知识产权,不能实现出口。

  参与中国近30年间所有核电站建设的中核集团“华龙一号”总设计师、首席专家、中国核电工程有限公司总工程师邢继解释,就像出国需要签证一样,通过“以市场换技术”的引进方式,只是从国外买技术和设备,不可能掌握核电的核心技术,也不可能实现出口。

  主持岭澳二期工程设计的邢继,有了更明确的目标——建造一座完全由中国自主设计、建造并管理运营的百万千瓦级别的核电站。

  有这想法的,不止邢继一人。

  堆芯是核电站的心脏,是核燃料发生裂变、释放能量的核心部件。堆芯技术如果受制于人,自主核电就无从谈起。

  20世纪90年代起,中国核动力研究设计院开始了堆芯自主研发设计的探索。

  堆芯研发涉及336个系统,25个学科,计算量超乎想象;最难的是要研制出多种堆芯型号并进行比较。

  “我们做了157堆芯的,也做了177堆芯的、193堆芯的等等。通过多个堆芯的比较论证,确定了177堆芯。”中国核动力研究设计院科技委主任吴琳说。

  从157到177,看似简单,实则很复杂。在充分考虑热量传递、燃料富集度等组件之间相互制约的因素后,还要提升堆芯性能,并不是一件容易的事情。

  与国际传统的157堆芯相比,数字只相差20,但拥有177堆芯的CNP1000(“华龙一号”前身),发电功率提升了5%至10%,安全性也增强了。

  与此同时,既着眼于增加发电能力的眼前需要,又考虑到大国外交的合作需要,我国在“九五”期间(1996年—2000年)相继购买了俄罗斯的压水堆、加拿大的重水堆等。

  新世纪之初,随着中国经济的高速发展,沿海用电量骤增。

  2007年7月24日,为了引进第三代技术而成立的国家核电技术公司与西屋联合体在北京人民大会堂签署了技术引进协议,全球首台AP1000机组落户三门。与此同时,中广核也引入了法国M310核电技术。

  相较之下,CNP1000显得有些“受冷落”。

  2009年峰回路转,由于国内仍旧依赖“二代改”发电,柳暗花明时,CNP1000被更名为CP1000,“二代改”自主研发重新开启,邢继被任命为项目总师,并以福清5号、6号为依托项目。

  2011年2月28日—3月1日,是CP1000项目落地前的最后一次例行审查会。会上,CP1000再次获得专家们高度肯定,终于可以开工建设了。

  因福岛核事故按下“暂停键”

  2011年3月8日,天气晴朗,吴琳从成都飞到福清现场,参与开工准备工作。

  10多台挖掘机已经就位,轰隆隆地在现场挖地基。望着眼前的这一切,吴琳激动又感慨——从1996年到2011年,17年,中国核电技术从“跟跑”到“并跑”,177堆芯的设想终于要实现了。

  然而,挖到第3天,日本福岛核事故发生,一切戛然而止。

  “当时采取爆破加机械作业方式,3天挖出了多大的一个坑啊!事故发生后,所有作业都停止了。3月过后很快就是台风季,这个坑准得成养鱼池,我们只能把这个坑填了回去。”回忆当时的情景,吴琳记忆犹新。