十年沉浮，三代核電終于國產(chǎn)化

2017/7/14 10:40:39

記者從第二十五屆國際核工程大會獲悉，目前核能在我國已進入規(guī)模化發(fā)展新時期。我國共有在運核電機組36臺，在建機組20臺，居世界第一，總裝機容量約5693.5萬千瓦，到2020年，核電運行和在建裝機容量將達到8800萬千瓦。

非能動三代核電技術(shù)從藍圖變?yōu)楝F(xiàn)實，浙江三門和山東海陽AP1000項目建設(shè)工程的熱試工作全面結(jié)束，1號機組計劃于今年第四季度相繼并網(wǎng)發(fā)電。我國自主開發(fā)并具有完整知識產(chǎn)權(quán)的“華龍一號”（HPR1000）全球首堆-福清核電5號機組于今年5月25日實現(xiàn)反應(yīng)堆廠房穹頂?shù)跹b。此外，我國自主開發(fā)的CAP1400非能動核電技術(shù)示范工程也即將開工建設(shè)。

過去十年，是我國第三代核電技術(shù)引進消化吸收再創(chuàng)新的十年。

十年前，作為實現(xiàn)第三代核電自主化的依托，我國決定引進美國西屋公司AP1000非能動三代核電技術(shù)，并成立了國家核電技術(shù)公司。如今，AP1000首臺機組即將建成發(fā)電，中國終于完成了三代核電技術(shù)的國產(chǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化，并進入規(guī)模化發(fā)展階段。據(jù)悉，第四代先進核電技術(shù)也正在進行布局。

從無到有的三代核電工程

第三代核電技術(shù)AP1000是一種先進的“非能動型壓水堆核電技術(shù)”。AP1000最大的特點就是設(shè)計簡練，易于操作。和傳統(tǒng)的能動壓水堆安全體系相比，非能動的安全體系要簡單有效得多，既進一步提高了核電站的安全性，同時也能顯著降低核電機組建設(shè)以及長期運營的成本。

世界首批AP1000核電機組是中美兩國最大的能源高科技合作項目。據(jù)國家電力投資集團公司董事長王炳華介紹，依托項目采用美方設(shè)計、中方建造、中外聯(lián)合、中方為主的建設(shè)方案。

“一項新的核電技術(shù)應(yīng)用，從圖紙到工程從來都不是容易的事情，三代核電60年壽期對設(shè)備制造的要求非常高。”面對設(shè)備制造、工程建設(shè)和工程設(shè)計的全新挑戰(zhàn)，我國不但一一克服了困難，還深入理解和掌握了非能動核電技術(shù)，包括大體積混凝土、主管到焊接等一系列關(guān)鍵施工技術(shù)，設(shè)備國產(chǎn)化率從1號機組的32%逐步提高到4號機組的72%。

“在AP1000技術(shù)引進消化吸收的基礎(chǔ)上，我們結(jié)合首批機組建設(shè)的實踐經(jīng)驗，結(jié)合中國標(biāo)準(zhǔn)的要求以及福島核事故之后的經(jīng)驗反饋，完成了本土化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，并建立了覆蓋設(shè)計、采購、制造和建造的整個項目管理流程的三代核電工程建設(shè)管理體系。”王炳華自豪地說。

三代核電技術(shù)CAP1400蓄力待發(fā)

當(dāng)完整的三代核電工程建設(shè)管理體系建立后，我國開始自主開發(fā)CAP1400非能動核電技術(shù)。大型先進壓水堆CAP1400核電工程的開發(fā)，這項工作被列為國家16個重大科技專項之一，國內(nèi)近200多家企業(yè)、2萬多名技術(shù)人員參與到研發(fā)設(shè)備、試驗驗證、設(shè)備研制、材料研制的各個環(huán)節(jié)，目前CAP1400已經(jīng)通過安全評審，位于山東榮成的CAP1400示范工程的詳細(xì)設(shè)計完成了96%，即將開工建設(shè)。

CAP1400核電站采用完全非能動安全設(shè)計理念，功率為150萬千瓦，設(shè)計壽命60年，是目前世界上功率最大的非能動壓水堆核電站。在嚴(yán)重事故發(fā)生的情況下，72小時之內(nèi)不需要人工干預(yù)，72小時之后只需要少量的場外應(yīng)急干預(yù)即可以保障核電站的安全。

CAP1400的安全性、經(jīng)濟性、環(huán)境友好性達到了三代核電的先進水平。評審歷時17個月，260多位專家學(xué)者直接參與，30多次的對話、討論，887個工況試驗，提出、解答各類問題5000余個。

令人興奮的是，三代核電技術(shù)設(shè)備材料正在實現(xiàn)自主化。國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)掌握了符合國際標(biāo)準(zhǔn)要求的AP1000和CAP1400設(shè)備關(guān)鍵設(shè)備、材料的設(shè)計制造技術(shù)，建立了先進的核質(zhì)保體系，掌握了屏蔽泵、反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等40余件關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)，并成功研制出60余項關(guān)鍵材料，符合國際先進標(biāo)準(zhǔn)要求的三代核電產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成，CAP1400示范工程的設(shè)備國產(chǎn)化率將達到85%以上。

隨著我國核電企業(yè)與阿根廷、土耳其、南非、英國等國簽署了一系列協(xié)議，“華龍一號”和CAP1400為代表的中國自主核電型號已成為繼高鐵之后承載中國高端制造業(yè)出海的“新名片”。據(jù)悉，中國目前已經(jīng)“走出去”6臺核電機組，其中包括2臺“華龍一號”核電機組。

上海核工程研究設(shè)計院院長鄭明光說：“出口一個核電站，相當(dāng)于出口100萬輛小汽車。”因為中國核電“走出去”的不只是技術(shù)，還有裝備制造和人才隊伍。每一座核電項目的“走出去”都意味著整個核電產(chǎn)業(yè)鏈體系的走出去，不只是一個產(chǎn)品，為我國帶來的將是技術(shù)發(fā)展的價值、設(shè)備裝備的價值、人才發(fā)展的價值等。

壓力與希望并存的時代

我國核電技術(shù)登堂入室的同時，也不能忽視目前核電工業(yè)存在的問題。

“目前核能工業(yè)處在一個什么樣的時代？是有著巨大分歧、壓力和希望并存的時代。”去年，有人問國家核安全局核電安全監(jiān)管司司長湯搏：“怎么樣保證核電站的乏燃料幾萬年、幾十萬年的安全？”湯搏回答說：“你能預(yù)測人類三五百年、乃至一千年后的命運嗎？如果不能，你要求我預(yù)測核電幾萬年、幾十萬年以后的事情，多不公平。”

這件事讓湯搏意識到，和其他的工業(yè)領(lǐng)域不一樣，核能產(chǎn)業(yè)和人類的倫理觀、世界觀緊密地連接在一起。“這么多年來，反核人的觀點依然沒變，還是安全問題。”湯搏覺得，誠然核能領(lǐng)域還有一些工作仍有不足，但最重要的問題還是社會宣傳工作沒有做好。“核能工業(yè)的發(fā)展，一定要與人文相結(jié)合。”

“核能界有一個特點，就是圈子比較封閉，喜歡自說自話，他們自己不斷地在為核能的正當(dāng)性進行自正，不大關(guān)心其他人怎么看待核能。”湯搏舉了個例子：這次大會的主題叫做清潔、綠色、可靠，但實際上，國內(nèi)對核能的爭論非常多，很多人認(rèn)為核能并不是清潔能源。“這是學(xué)術(shù)界需要研究的事情，所以我們在思考問題的時候，一定要有開放的心態(tài)，一定要了解其他行業(yè)對我們怎么看。”

除了安全性，第二個問題就是經(jīng)濟性。隨著新能源技術(shù)革新加速、成本大幅度降低，帶來的市場競爭挑戰(zhàn)，核電必須要在安全性和經(jīng)濟性的統(tǒng)一中來提高競爭能力。

縱觀核電半個多世紀(jì)的發(fā)展史，世界上核電使用的依然是上世紀(jì)美國提出的反應(yīng)堆體系。“每次重大核事故以后，我們就要上面加一些設(shè)備、系統(tǒng)，這實際上是外延式的發(fā)展，沒有本質(zhì)的創(chuàng)新。”湯搏覺得，這樣的做法使得核電的造價使電力行業(yè)沒有辦法承受。

作為核電的投資開發(fā)商，王炳華也深刻地認(rèn)識到，核電項目的地理空間、市場空間和政策空間對核電站的效益有著巨大的影響。他建議，在技術(shù)方面，要繼續(xù)通過創(chuàng)新簡化設(shè)計，使設(shè)備、材料和工程量大幅度減少，同時完善標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化預(yù)制、模塊化施工的模式，提高建造效率。另一方面，要加大與產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作力度的同時，廣泛開展國際合作，從核電站產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)來降低建造成本，并借助國際分工的優(yōu)勢來推進核電項目的建設(shè)。