能源跨越之路（四、中國核電實(shí)現(xiàn)從二代向三代的跨越）

　　16個(gè)國家科技重大專項(xiàng)之一、歷時(shí)9年研發(fā)、國內(nèi)近200家企業(yè)的20000名技術(shù)人員參與、構(gòu)建起涵蓋12個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的完整科學(xué)體系、形成新產(chǎn)品新工藝179項(xiàng)、編制完成并發(fā)布國際及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)712項(xiàng)、形成704個(gè)核心技術(shù)秘密、申請(qǐng)中國專利超過2000多項(xiàng)、國內(nèi)22個(gè)世界先進(jìn)試驗(yàn)臺(tái)架上完成6大試驗(yàn)課題17項(xiàng)關(guān)鍵試驗(yàn)共887個(gè)工況的獨(dú)立試驗(yàn)驗(yàn)證、首臺(tái)機(jī)組設(shè)備國產(chǎn)化率超過85%……

　　一串?dāng)?shù)字，數(shù)年磨礪。

　　自CAP1400重大專項(xiàng)實(shí)施以來，在引進(jìn)、消化、吸收AP1000核電技術(shù)基礎(chǔ)上，國家核電堅(jiān)持以“引進(jìn)一項(xiàng)技術(shù)，實(shí)施一個(gè)專項(xiàng)，帶動(dòng)一個(gè)產(chǎn)業(yè)”為己任，發(fā)揮科技創(chuàng)新對(duì)核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐和引領(lǐng)作用，形成了三代核電技術(shù)創(chuàng)新組織管理體系和協(xié)同創(chuàng)新體系，構(gòu)建了研發(fā)、設(shè)計(jì)、設(shè)備和材料制造、工程建設(shè)、運(yùn)行管理的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

　　“通過AP1000項(xiàng)目的建設(shè)和CAP1400的開發(fā)，中國核電行業(yè)整體水平實(shí)現(xiàn)了從二代向三代的跨越。”國家電投董事長王炳華說。

　　據(jù)王炳華介紹，CAP1400目前已通過國家能源局的型號(hào)設(shè)計(jì)評(píng)審和國家核安全局的安全審評(píng)，而且通過了IAEA通用反應(yīng)堆安全評(píng)審。“位于山東榮成的CAP1400示范工程施工設(shè)計(jì)完成了96%，長周期設(shè)備研制完全滿足項(xiàng)目開工需求，現(xiàn)場準(zhǔn)備工作順利，已經(jīng)具備開工建設(shè)條件。”

　　打造自主品牌

　　2006年，我國做出了引進(jìn)美國AP1000第三代非能動(dòng)先進(jìn)核電技術(shù)，高起點(diǎn)實(shí)現(xiàn)核電自主化發(fā)展的戰(zhàn)略決策。同時(shí)，為做好引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新工作，大型先進(jìn)壓水堆核電站列入《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》，成為16個(gè)國家科技重大專項(xiàng)之一。2008年2月15日，國務(wù)院常務(wù)會(huì)議審查并通過了大型先進(jìn)壓水堆核電站重大專項(xiàng)總體實(shí)施方案。

　　AP1000自主化依托項(xiàng)目是成功引進(jìn)技術(shù)的標(biāo)志性工程， CAP1400/1700示范工程是全面自主創(chuàng)新的標(biāo)志性工程，作為推進(jìn)三代核電自主化的實(shí)施主體、主要載體和研發(fā)平臺(tái)，國家核電成立后便明確了肩負(fù)的國家使命，開啟了創(chuàng)業(yè)征程。

　　大型先進(jìn)壓水堆重大專項(xiàng)總設(shè)計(jì)師、國家核電副總經(jīng)理、上海核工程研究設(shè)計(jì)院院長鄭明光告訴記者，實(shí)施重大專項(xiàng)的總體目標(biāo)，首先是掌握AP1000技術(shù)，其次要突破關(guān)鍵技術(shù)并開發(fā)CAP1400先進(jìn)核電技術(shù)型號(hào)，并預(yù)研CAP1700。之后，要完成CAP1400示范工程建設(shè)，推進(jìn)批量化發(fā)展，并形成核電可持續(xù)發(fā)展的體系與機(jī)制，使人才隊(duì)伍、技術(shù)研發(fā)、試驗(yàn)驗(yàn)證、設(shè)計(jì)分析軟件、核電標(biāo)準(zhǔn)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)、設(shè)備制造等達(dá)到與趕超國際先進(jìn)水平。

　　然而，從AP1000到CAP1400，看似只多出一個(gè)字母、只有一個(gè)數(shù)字之差，卻是一次艱辛的跨越。

　　2007年底，國家核電將CAP1400反應(yīng)堆功率初定為373萬千瓦，然而限于當(dāng)時(shí)國內(nèi)的制造業(yè)水平，專家認(rèn)為主泵、安全殼、蒸汽發(fā)生器應(yīng)依舊參照AP1000，設(shè)計(jì)基本保持不變，只將堆芯的燃料組件從157組變成193組。但是，這種提升功率的方式因提升功率不大而很快被否定。2009年，西屋公司提出，如果CAP1400功率只有373萬千瓦，毛功率和凈功率就只有約140萬千瓦和130萬千瓦，沒有突破技轉(zhuǎn)合同關(guān)于中方具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的條款。

　　面對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)門檻，唯有革命性的、更大幅度的改變。

　　2010年，作為設(shè)計(jì)方的國家核電上海核工程研究設(shè)計(jì)院開展科研攻關(guān)，將CAP1400反應(yīng)堆功率從373萬千瓦提至404萬千瓦，并且優(yōu)化所有參數(shù)：燃料組件從157變成193，冷卻劑平均溫度提升3.1℃，一回路主管道流通面積增加30%，主泵流量增加21%以上，蒸汽發(fā)生器U型管由原來的10025根增加到12606根、整體流通面積增加25.7%，汽輪機(jī)末級(jí)葉片長度增大到1.828米。安全殼直徑從39米擴(kuò)至43米，安全殼厚度從45毫米增加到52毫米。每一個(gè)數(shù)字的改變，都意味著通宵達(dá)旦的計(jì)算分析，大量的研究論證，飽含著科技工作者們辛勤的勞動(dòng)與卓絕的智慧。

　　有了這些改變，CAP1400的凈電功率大于135萬千瓦，成為目前世界上功率最大的非能動(dòng)壓水堆核電型號(hào)，而且在安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境相容性上有了進(jìn)一步提升，滿足世界最新核安全標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

　　“壓水堆重大專項(xiàng)的核心是開發(fā)出具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAP1400大型先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)，建成CAP1400示范電站。”國家核電上海核工程研究設(shè)計(jì)院院長鄭明光說，“引進(jìn)技術(shù)必須要面對(duì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)門檻，只有邁過去，完成創(chuàng)新和超越，才能兌現(xiàn)當(dāng)年向黨中央國務(wù)院作出的‘引進(jìn)技術(shù)以后不再落后’的承諾”。

　　2014年12月，CAP1400通過了我國核電發(fā)展史上范圍最廣和程度最深的一次安全審評(píng)。

　　2015年11月，中國專利保護(hù)協(xié)會(huì)對(duì)CAP1400知識(shí)產(chǎn)權(quán)專題做出評(píng)審：“CAP1400技術(shù)是依托‘大型先進(jìn)壓水堆核電站重大科技專項(xiàng)’開發(fā)的三代先進(jìn)核電技術(shù)，中方具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和出口權(quán)。”

　　2016年4月，CAP1400通過國際原子能機(jī)構(gòu)通用安全評(píng)審，審查認(rèn)為其總體達(dá)到IAEA安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的最新要求。

　　從展品到產(chǎn)品

　　2012年，國家核電專家委員會(huì)專家郁祖盛在“首屆三代核電AP/CAP合格供應(yīng)商年會(huì)”上向國內(nèi)裝備制造企業(yè)拋出一個(gè)現(xiàn)實(shí)又尖銳的問題：樣件做得好，一旦批量化就完蛋！而參會(huì)的國外同行也認(rèn)為，中國企業(yè)突破技術(shù)難關(guān)可以，但只會(huì)做展品而做不出產(chǎn)品。

　　中國一重副總裁王寶忠當(dāng)時(shí)坦言，AP1000主設(shè)備采用大型鑄鍛件整體制造技術(shù)，制造工藝難度較大，一重在三門1號(hào)和海陽1號(hào)機(jī)組的核電鍛件制造上就曾出現(xiàn)過不合格、廢品率高等問題。

　　而五年之后，中國一重做出的鍛件用在了三門1號(hào)、海陽1號(hào)兩臺(tái)AP1000機(jī)組上，批量化生產(chǎn)三代核電鍛件的能力已經(jīng)具備。

　　“在與國家核電共同推動(dòng)三代核電自主化進(jìn)程中，中國一重規(guī)模不斷壯大，全面掌握了AP1000核島及常規(guī)島鑄鍛件制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鑄鍛件的批量化生產(chǎn)，反應(yīng)堆壓力容器等主設(shè)備制造也取得了突破性進(jìn)展，具備了批量生產(chǎn)三代核電鑄鍛件及核島主設(shè)備的能力，裝備能力、技術(shù)水平顯著提升。”王寶忠說。

　　國家核電設(shè)備與燃料部總經(jīng)理張樹軍告訴記者，通過重大專項(xiàng)的實(shí)施和大鍛件研制成功，鍛件制造企業(yè)設(shè)計(jì)分析、試驗(yàn)?zāi)芰Υ蠓嵘?，CAP1400關(guān)鍵設(shè)備大鍛件都實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，產(chǎn)品性能接近或達(dá)到世界領(lǐng)先水平，打破了國際上對(duì)三代核電大鍛件的壟斷。“目前，核島、常規(guī)島關(guān)鍵設(shè)備的大型鍛件均實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)供應(yīng)，鍛件價(jià)格比國外造價(jià)降低40%以上。”

　　而多年依靠進(jìn)口的焊材、管材，更是在民營企業(yè)實(shí)現(xiàn)了自主化生產(chǎn)。

　　據(jù)了解，在國家科技重大專項(xiàng)“核電設(shè)備用焊接材料研制”中，上海核工程研究設(shè)計(jì)院聯(lián)合四川大西洋焊接材料股份有限公司、機(jī)械科學(xué)研究院哈爾濱焊接研究所等焊接企業(yè)，自主創(chuàng)新完成全部20種核電焊接材料的研制，覆蓋三代核電設(shè)備制造及現(xiàn)場安裝的低合金鋼、不銹鋼及鎳基合金焊接材料。

　　產(chǎn)品已在CAP1400、AP1000系列核電工程及軍工核電工程應(yīng)用，填補(bǔ)了國內(nèi)空白的同時(shí)，降低了核電焊接材料30%-50%的采購成本。浙江久立、江蘇寶銀分別完成了CAP1400蒸汽發(fā)生器用Inconel 690傳熱管國產(chǎn)化研制工作，打破國際巨頭壟斷，國產(chǎn)產(chǎn)品應(yīng)用性能指標(biāo)滿足技術(shù)要求，并達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平，而且價(jià)格同比國外造價(jià)降低30%以上。

　　張樹軍告訴記者，歷經(jīng)近十年的重大專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)，通過CAP1400示范工程設(shè)備的研制，CAP1400設(shè)備(材料)實(shí)現(xiàn)了由“國產(chǎn)化”向“自主化”提升，關(guān)鍵設(shè)備由國內(nèi)完成自主研發(fā)設(shè)計(jì)、自主制造和自主試驗(yàn)驗(yàn)證。“更實(shí)現(xiàn)了由‘國產(chǎn)整機(jī)供貨’進(jìn)一步向‘國產(chǎn)原材料供應(yīng)保障’延伸，不但實(shí)現(xiàn)整機(jī)向國內(nèi)企業(yè)采購，鋯材、大型鍛件、大型鋼板、蒸汽發(fā)生器用傳熱管等關(guān)鍵原材料也均由國內(nèi)企業(yè)自主供貨。

　　同時(shí)，國產(chǎn)化范圍實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械類設(shè)備到電氣儀表類設(shè)備全覆蓋。首批機(jī)組設(shè)備總體國產(chǎn)化率將超過85%，后續(xù)機(jī)組將達(dá)到90%以上，余下的10%是國際上價(jià)格合理的通用設(shè)備。換句話說，已不存在‘受制于人’的問題。”

　　“目前國內(nèi)企業(yè)掌握了屏蔽電機(jī)主泵、數(shù)字化儀控保護(hù)系統(tǒng)、反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等40余項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)，成功研制出超大型鍛件、核級(jí)鋯材、核級(jí)焊材等60余項(xiàng)關(guān)鍵材料，符合國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)要求的三代核電產(chǎn)業(yè)鏈基本形成，也帶動(dòng)了我國基礎(chǔ)工業(yè)和裝備制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)。”郁祖盛說。

　　走向國際市場

　　CAP1400的開發(fā)凝聚著創(chuàng)新和合作，更讓中國核電站上了世界舞臺(tái)。

　　鄭明光告訴記者，通過重大專項(xiàng)，不僅開發(fā)出型號(hào)，研發(fā)出設(shè)備，更培養(yǎng)了隊(duì)伍。“重大專項(xiàng)實(shí)施過程中，合作體系、人才教育培養(yǎng)特別要強(qiáng)調(diào)‘國際視野、領(lǐng)先水平’。原來只講填補(bǔ)國內(nèi)空白是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，重大專項(xiàng)的成果要經(jīng)得起歷史的檢驗(yàn)，經(jīng)得起經(jīng)濟(jì)性的競爭，保證技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。”

　　據(jù)了解，除了硬件設(shè)備外，國家核電還自主開發(fā)了先進(jìn)核電設(shè)計(jì)軟件CONSINE，而且與美國洛克希德·馬丁公司聯(lián)合研發(fā)的新一代反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)平臺(tái)NuPAC通過了兩國核安全監(jiān)管當(dāng)局的驗(yàn)證。

　　“通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓、設(shè)備國產(chǎn)化、重大專項(xiàng)研發(fā)，國內(nèi)設(shè)計(jì)、制造企業(yè)已掌握ASME、IEEE等國際標(biāo)準(zhǔn)，全面掌握核島主設(shè)備的制造工藝和質(zhì)量管控手段，具備年產(chǎn)6-8臺(tái)(套)核島主設(shè)備的能力，形成面向全球、中外共享的三代核電裝備供應(yīng)鏈體系。”鄭明光說，“此外，構(gòu)建了中國核電設(shè)備鑒定平臺(tái)和體系；建立了中國三代核電標(biāo)準(zhǔn)體系；增強(qiáng)了核電安全評(píng)審的軟硬件能力，提升了我國核安全監(jiān)管水平；培養(yǎng)和鍛煉了一支人才隊(duì)伍，為我國核電可持續(xù)創(chuàng)新提供了支撐。這些都是國家能力。”

　　而隨著型號(hào)研發(fā)成功，以及產(chǎn)業(yè)能力的整體提升，CAP1400作為中國自主品牌已在國際核電市場嶄露頭角，南非、土耳其、保加利亞和英國的市場開拓正在推進(jìn)中。

　　據(jù)了解，CAP1400目前獨(dú)立開發(fā)南非市場，國家核電投標(biāo)工作已經(jīng)準(zhǔn)備兩年多，已組織完成本地化調(diào)研等各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，其提出的“CAP1400技術(shù)+本地化+投資+人才培養(yǎng)”整體解決方案得到南非高度認(rèn)可。此外，國家核電與西屋公司聯(lián)合開發(fā)土耳其市場，已經(jīng)提交項(xiàng)目開發(fā)報(bào)告，三方已就開展項(xiàng)目前期可行性研究工作達(dá)成一致。同時(shí)，已經(jīng)針對(duì)英國市場開展了相關(guān)調(diào)研和研究工作。

　　就產(chǎn)業(yè)“抱團(tuán)出海”，鄭明光認(rèn)為，國家核電的合格供應(yīng)商體系已經(jīng)建立，這個(gè)體系代表的是中國核電產(chǎn)業(yè)的能力，因此要求供應(yīng)商有完整的管控質(zhì)量保證體系、完整的人才隊(duì)伍、完整的技術(shù)體系和先進(jìn)的技術(shù)工具、有業(yè)績有產(chǎn)品、具備滿足當(dāng)?shù)嘏c國際法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求的評(píng)估報(bào)告、技術(shù)上能夠持續(xù)投入和發(fā)展，CAP1400“走出去”合作的供應(yīng)商要以這七個(gè)指標(biāo)考核能力和資質(zhì)。

　　張樹軍表示，最近幾年CAP1400去國外參展都會(huì)邀請(qǐng)國內(nèi)制造企業(yè)一同亮相，以體現(xiàn)中國核電產(chǎn)業(yè)的整體實(shí)力。未來核電技術(shù)出口，將根據(jù)目標(biāo)國的具體情況，更多以招標(biāo)形式與設(shè)備企業(yè)進(jìn)行合作。本地化、生產(chǎn)能力弱的國家，民營企業(yè)參與程度更高一點(diǎn)；本地工業(yè)基礎(chǔ)較好，國產(chǎn)化能力較強(qiáng)的國家，可能就只帶一些關(guān)鍵設(shè)備企業(yè)。

　　“未來我們想打造CAP1400走出去產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，該聯(lián)盟要跟著項(xiàng)目走，以此帶動(dòng)更多國內(nèi)企業(yè)走向國際市場。”張樹軍說。（文丨朱學(xué)蕊）