中國(guó)核電“雙龍齊飛”

從1970年開(kāi)展“728工程”算起，中國(guó)核電事業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)。從30萬(wàn)千瓦級(jí)的秦山核電站，到百萬(wàn)千瓦級(jí)的華龍一號(hào)，再到小堆玲龍一號(hào)，折射出中國(guó)核工業(yè)的滄桑巨變。

日前，記者來(lái)到福建福清和海南昌江，探訪中國(guó)核電自力更生、自主創(chuàng)新的發(fā)展歷程。

秦山核電站——

從無(wú)到有、從小到大

從地圖上看，位于浙江海鹽的秦山像一顆“龍頭”，中國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)、自行建造的核電站——秦山核電站就坐落在秦山山麓。

探尋中國(guó)首座核電站的源頭，要追溯到1970年，當(dāng)時(shí)上海的企業(yè)有“開(kāi)三停四”的說(shuō)法，即開(kāi)工三天，停業(yè)四天，原因無(wú)他：缺電。如何解決上海缺電問(wèn)題？靠增加煤炭供應(yīng)或引入西南地區(qū)的水電，既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)。針對(duì)上海因缺電導(dǎo)致工廠減產(chǎn)情況，1970年2月8日，上海按照中央領(lǐng)導(dǎo)指示精神，開(kāi)始研究部署核電站建設(shè)工作，“728工程”由此起步。

同年8月30日，距上海千里之外的西南山坳深處傳來(lái)一陣歡呼，中國(guó)第一座核潛艇陸上模式堆在中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院九〇九基地滿功率試驗(yàn)成功！研制核潛艇的關(guān)鍵是動(dòng)力來(lái)源——核動(dòng)力反應(yīng)堆，陸上模式堆即在建造核潛艇前在陸地上建造的1∶1工程試驗(yàn)反應(yīng)堆，以驗(yàn)證核動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的可靠性與安全性。老一輩核動(dòng)力專家對(duì)陸上模式堆有一個(gè)比喻——核潛艇就像一只鴨子，真鴨子下水前，要做個(gè)一模一樣的“旱鴨子”，在陸地上充分撲騰后，再依此定型。陸上模式堆和后來(lái)的秦山核電站同為壓水堆，為后續(xù)核電站的建設(shè)提供了借鑒。

改革開(kāi)放后，中國(guó)核電事業(yè)的發(fā)展步伐加快了。1982年12月，在五屆全國(guó)人大五次會(huì)議上，中國(guó)鄭重宣布在浙江海鹽建設(shè)秦山核電站的決定。1985年3月，秦山核電站澆筑了第一罐混凝土。1991年，被譽(yù)為“國(guó)之光榮”的中國(guó)大陸第一座核電站——秦山核電站成功并網(wǎng)發(fā)電，中國(guó)核電自此實(shí)現(xiàn)“零的突破”。

如果說(shuō)秦山一期核電站是“從無(wú)到有”，那么1986年開(kāi)工建設(shè)的秦山二期核電站便是“從小到大”。 作為中國(guó)自主設(shè)計(jì)、自主建造、自主運(yùn)營(yíng)、自主管理的第一座國(guó)產(chǎn)化商用核電站，秦山二期1號(hào)機(jī)組裝機(jī)容量為65萬(wàn)千瓦，約為秦山一期的2倍，于2002年成功并網(wǎng)發(fā)電。

時(shí)至今日，秦山一期雖已過(guò)“而立之年”，卻“老當(dāng)益壯”。“如今秦山核電站和剛建成時(shí)相比，能力因子和年發(fā)電量都有了較大提升。”中核集團(tuán)秦山核電安全分析處PSA應(yīng)用科科長(zhǎng)曹勇對(duì)本報(bào)記者介紹，“提升能力因子主要依靠提升燃料的富集度、減少更換燃料的周期和時(shí)長(zhǎng)來(lái)完成。”啥是燃料的富集度？曹勇打了個(gè)比方，就像爐子里燒的蜂窩煤，提高燃料的富集度，相當(dāng)于增加“蜂窩煤”里煤炭的含量，延長(zhǎng)燃燒的時(shí)間。

“秦山核電原本的設(shè)計(jì)壽命是30年。”曹勇說(shuō)，“通過(guò)更換汽輪機(jī)、電氣貫穿件等部件，可以延長(zhǎng)核電站的壽命。”2021年，秦山核電站正式獲批延長(zhǎng)服役至2041年，能夠再安全發(fā)電20年。

華龍一號(hào)——

中國(guó)的一張名片

就在秦山二期核電站建設(shè)如火如荼時(shí)，全球核電技術(shù)也在飛速發(fā)展，“第三代核電技術(shù)”的概念被提出。三代和二代相比，一是發(fā)電功率達(dá)百萬(wàn)千瓦級(jí)，二是安全性有了顯著提高。

在福建福清，記者走進(jìn)中核集團(tuán)中國(guó)核工業(yè)科技館，迎面而來(lái)的是一座浮雕墻，展現(xiàn)中國(guó)核工業(yè)從引進(jìn)到自主設(shè)計(jì)再到技術(shù)出口的蛻變。在展廳短短1小時(shí)的參觀，好像走過(guò)了中國(guó)第三代核電技術(shù)的漫長(zhǎng)發(fā)展之路。

將時(shí)鐘撥回到1996年。核動(dòng)力院10多位年輕的技術(shù)人員回到九〇九基地，開(kāi)展了一場(chǎng)“頭腦風(fēng)暴”，主題為“我們自己的百萬(wàn)千瓦級(jí)反應(yīng)堆應(yīng)該采用什么樣的堆芯方案”。

“堆芯就像一個(gè)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。”華龍一號(hào)反應(yīng)堆及一回路總設(shè)計(jì)師劉昌文對(duì)本報(bào)記者說(shuō)，“就壓水堆來(lái)說(shuō)，堆芯布置決定了一個(gè)機(jī)組的型號(hào)。”經(jīng)過(guò)討論，技術(shù)人員決定采用“177堆芯”方案，與國(guó)際上流行的“157堆芯”相比，多了20組燃料組件，經(jīng)濟(jì)性和安全性都有了提升。“還有一個(gè)重要原因是我們當(dāng)時(shí)調(diào)研了國(guó)內(nèi)相關(guān)廠商的制造能力，必須確保‘177堆芯’完全實(shí)現(xiàn)自主制造。”劉昌文說(shuō)。

關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來(lái)、買不來(lái)、討不來(lái)的。不只是堆芯，其他重要設(shè)備也要實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。以蒸汽發(fā)生器為例，在華龍一號(hào)早期的設(shè)計(jì)過(guò)程中，這一關(guān)鍵設(shè)備本打算向國(guó)外公司采購(gòu)。然而對(duì)方在談判中堅(jiān)持要求：如果將來(lái)使用這種蒸汽發(fā)生器的核電技術(shù)用于出口，必須經(jīng)過(guò)其同意。“相當(dāng)于給車買一個(gè)輪胎，結(jié)果輪胎商不允許這輛車出口。”劉昌文說(shuō)，在場(chǎng)的中國(guó)專家聽(tīng)了都十分氣憤，最終決定自主研發(fā)。僅僅27個(gè)月后，用于華龍一號(hào)的第三代核電ZH-65型蒸汽發(fā)生器成功問(wèn)世。

站在觀景臺(tái)上眺望華龍一號(hào)首堆示范工程，中國(guó)核電工程有限公司福清項(xiàng)目部總工程師、華龍一號(hào)綜合系統(tǒng)總師魏峰對(duì)記者說(shuō)：“華龍一號(hào)首堆工程國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到88%以上，反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等關(guān)鍵核心設(shè)備實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化。非國(guó)產(chǎn)的部分不是沒(méi)有能力實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，而是本著節(jié)約的原則，沒(méi)必要國(guó)產(chǎn)化，這部分不會(huì)制約我們的發(fā)展。”

如何確保“國(guó)之重器”華龍一號(hào)的運(yùn)行萬(wàn)無(wú)一失？帶著這個(gè)疑問(wèn)，記者走進(jìn)華龍一號(hào)首堆示范工程的主控室內(nèi)，墻上大屏幕閃爍著各種數(shù)據(jù)，操縱員們正在有條不紊地操作著各類儀器。這里是核電站的“大腦”，要想讓核電站安全平穩(wěn)運(yùn)行，操縱員們每一個(gè)操作都必須非常精準(zhǔn)。

“操縱員又被稱為‘黃金人’，是因?yàn)榕囵B(yǎng)一名操縱員的成本大約是和他們體重相當(dāng)?shù)狞S金價(jià)格。”華龍一號(hào)模擬機(jī)教員曹宇華對(duì)記者介紹，每一名操縱員都經(jīng)歷了千錘百煉，平均每人培訓(xùn)時(shí)間在2-3年，要學(xué)習(xí)40多門課程，小到儀表故障，大到自然災(zāi)害，能夠熟練應(yīng)對(duì)各種可能發(fā)生的危險(xiǎn)，確保核電站運(yùn)行安全。

今年3月25日，中核集團(tuán)“華龍一號(hào)”示范工程全面建成投運(yùn)，兩臺(tái)機(jī)組年發(fā)電能力近200億度，每年減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗約624萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放1632萬(wàn)噸，相當(dāng)于植樹(shù)造林1.4億棵。“華龍一號(hào)已出口巴基斯坦，成為中國(guó)的一張名片，能夠滿足當(dāng)?shù)?00萬(wàn)人口的年度生產(chǎn)和生活用電需求。”中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院副院長(zhǎng)唐傳寶說(shuō)。

玲龍一號(hào)——

“小塊頭”有“大作為”

研制出華龍一號(hào)后，中國(guó)核工業(yè)下一步該怎么走？

一路南下，記者來(lái)到了位于海南島西岸的海南昌江，這里或許能給出答案——全球首個(gè)陸上商用模塊化小型反應(yīng)堆玲龍一號(hào)正在這里建設(shè)。

相較華龍一號(hào)，玲龍一號(hào)更加“小巧玲瓏”，占地面積只有華龍一號(hào)的1/3。“除占地面積小之外，玲龍一號(hào)的另一個(gè)特點(diǎn)是用途廣。”玲龍一號(hào)總設(shè)計(jì)師宋丹戎對(duì)記者介紹，除了發(fā)電，玲龍一號(hào)還能滿足多種需求，例如城市供熱、海水淡化、石油開(kāi)采、工業(yè)蒸汽等，適用于園區(qū)、海島、礦區(qū)、高耗能企業(yè)自備能源等多種場(chǎng)景。

比起大堆，小堆的布局距離居民區(qū)、工業(yè)園區(qū)更近，這對(duì)小堆的安全性提出了更高要求。宋丹戎說(shuō)，為確保玲龍一號(hào)的安全性，在設(shè)計(jì)上采用一體化布置，“大型堆不同設(shè)備之間需要用管道連接，一體化布置能夠消除因管道破裂帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)”。

另一方面，玲龍一號(hào)的冷卻系統(tǒng)全部為非能動(dòng)。宋丹戎說(shuō)，非能動(dòng)的冷卻系統(tǒng)能夠在不依靠電力的情況下，使核反應(yīng)堆溫度保持在正常范圍。即使處在反應(yīng)堆失去供能的極端情況下，也能利用自然規(guī)律如重力來(lái)確保反應(yīng)堆的安全。

除整體設(shè)計(jì)外，玲龍一號(hào)在實(shí)際建設(shè)中也堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)。在建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，記者登上距地面30多米的玲龍一號(hào)最高處，能夠看到半個(gè)手掌寬的安全殼，外表似水泥，實(shí)際是國(guó)產(chǎn)特種鋼，能夠抵御較強(qiáng)的外部沖擊。

唐傳寶介紹，2016年，玲龍一號(hào)成為全球首個(gè)通過(guò)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)安全審查的小型堆，這意味著它未來(lái)可向海外出口，為全球能源貢獻(xiàn)中國(guó)力量。

站在玲龍一號(hào)最高處俯瞰，建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)一片熱火朝天。塔吊、挖掘機(jī)等設(shè)備相互配合，建筑工人在核島內(nèi)外來(lái)回穿梭。正值海南30多℃的高溫，穿著厚重勞保服的工人們?nèi)匀桓蓜攀恪?/p>

“目前，玲龍一號(hào)小堆工程常規(guī)島擋土墻完成澆筑，順利實(shí)現(xiàn)小堆工程一體化三級(jí)里程碑節(jié)點(diǎn)目標(biāo)。”海南核電小堆工程管理科科長(zhǎng)楊軍華對(duì)記者說(shuō)，“各項(xiàng)施工已經(jīng)全面鋪開(kāi)，工程建設(shè)進(jìn)展順利，預(yù)計(jì)如期完工。”