中國核電站建設(shè)自主創(chuàng)新之路

王宇波

6月中俄兩國又簽署了一個(gè)大合同：4座VVER核電機(jī)組，1座示范快堆合作項(xiàng)目。合同中的四臺核電機(jī)組，兩臺是連云港田灣核電站的7、8號機(jī)組，另兩臺則是徐大堡核電站的3、4號機(jī)組。值得注意的是，徐大堡核電站原計(jì)劃6臺機(jī)組均選用美國AP1000核電機(jī)組，這其中的變化可以說是中國引進(jìn)和發(fā)展三代核電技術(shù)的縮影。

連云港田灣核電站1、2號機(jī)組，屬于VVER系列AS-91型

俄羅斯VVER核電機(jī)組早在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)在中國落地，田灣核電站1～4號機(jī)組均是VVER系列，具體型號是稍老一些的AS-91型（V-428）和AS-91改進(jìn)型（V-428M）。按照民用核反應(yīng)堆代數(shù)劃分，這四座核電站屬于“二代加”，意為使用第三代反應(yīng)堆安全技術(shù)的第二代反應(yīng)堆。這次簽署的四臺新機(jī)組，則是VVER系列核電機(jī)組中的最新型號，VVER-1200（V-491），屬于真正的第三代民用核反應(yīng)堆。

至此，世界上主要的第三代民用核電機(jī)組技術(shù)都已經(jīng)來到中國，包括此次簽署的俄羅斯VVER-1200，法國的EPR，美國的AP1000都在中國落地生根。除了這些引進(jìn)的三代核電技術(shù)，中國還以二代國產(chǎn)堆CNP1000和ACP1000為基礎(chǔ)，吸收AP1000和EPR的思路和經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出了自主知識產(chǎn)權(quán)的“華龍一號”。同時(shí)根據(jù)AP1000的引進(jìn)協(xié)議，中國以其為基礎(chǔ)研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CAP1400。

首次引進(jìn)三代堆技術(shù)

時(shí)間回到2004年，出于核電發(fā)展安全上的需要，國務(wù)院決定引進(jìn)世界先進(jìn)的核電技術(shù)，與發(fā)展高鐵時(shí)的思路類似：用市場來換技術(shù)。當(dāng)時(shí)并沒有在一開始就決定要引進(jìn)第三代核電技術(shù)。21世紀(jì)初，國內(nèi)有相當(dāng)一部分人認(rèn)為，在原先的二代核電基礎(chǔ)上，加強(qiáng)安全技術(shù)的“二代加”是當(dāng)時(shí)最好的核電技術(shù)。在此情況下，6位對三代核電技術(shù)發(fā)展有深入了解的專家聯(lián)名給中央寫信，表示中國要大規(guī)模發(fā)展核電，應(yīng)采用最先進(jìn)和最安全的三代技術(shù)，寫信的6人被戲稱為“核電六君子”。

AP1000核電機(jī)組結(jié)構(gòu)圖

最后中央決定，明確引進(jìn)第三代核電技術(shù)，同時(shí)還給出了引進(jìn)的條件：在購買4臺依托三代核電技術(shù)的機(jī)組后，該技術(shù)將轉(zhuǎn)讓給中國，之后中國在這個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)上在創(chuàng)新，形成自主的先進(jìn)核電技術(shù)。這四臺分別位于浙江三門和山東海陽的核電站總招標(biāo)規(guī)模高達(dá)80億美元，被稱為“世紀(jì)大單”。

2004年9 月，“中國第三代核電技術(shù)依托項(xiàng)目招標(biāo)”開始，美國的AP1000，法國的EPR和俄羅斯的VVER-1200核電技術(shù)參與競標(biāo)。俄羅斯首先因?yàn)榧夹g(shù)原因出局，具體的引進(jìn)談判在法國阿?，m和美國西屋公司之間進(jìn)行。經(jīng)過2年漫長的招標(biāo)，西屋公司的AP1000最終中標(biāo)。

中標(biāo)之后是中方與西屋公司漫長而又艱辛的商務(wù)談判，最后定下來的具體合作方案如下：

土建安裝由中方負(fù)責(zé)，為吸取模塊化施工經(jīng)驗(yàn)，中方同意聘請一批美方專家，組建聯(lián)合項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)。

設(shè)備供應(yīng)方面，中方只采購2套主設(shè)備（反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等），其余2套由中方按照美方轉(zhuǎn)讓的技術(shù)在中國制造，美國提供技術(shù)支持。而4臺反應(yīng)堆的輔助設(shè)備全部按美方提出的技術(shù)要求，由中方制造和采購。

設(shè)計(jì)工作方面，中方派出技術(shù)人員參加，合計(jì)180萬人小時(shí)，調(diào)試工作由中方牽頭，并提供絕大部分設(shè)備。

同時(shí)最關(guān)鍵的部分，西屋同意中方以AP1000技術(shù)基礎(chǔ)，研發(fā)自己的非能動大型壓水堆，功率超過135萬千瓦的情況下，中方擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，可以對第三國出口。但如果是對美國和日本出口，則必須是與西屋公司合作出口。該條款的最后產(chǎn)物即是目前的CAP1400型“大型先進(jìn)壓水堆核電站”。

單純以達(dá)成的方案來看，引進(jìn)AP1000對中國核電發(fā)展來說應(yīng)當(dāng)是一件好事，不僅能獲得先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案，還能鍛煉出一支三代反應(yīng)堆的建設(shè)隊(duì)伍。2007年12月31日，引進(jìn)協(xié)議正式啟動，西屋公司給中方運(yùn)來了重達(dá)20噸的技術(shù)資料和260個(gè)軟件包。

根據(jù)原計(jì)劃，這四臺引進(jìn)的百萬千瓦級核電機(jī)組到2015年就要并網(wǎng)發(fā)電，而以此為基礎(chǔ)開發(fā)的CAP1400機(jī)組也計(jì)劃在2017年并網(wǎng)發(fā)電。

外來的和尚，卻念不好經(jīng)

然而這款先進(jìn)的非能動先進(jìn)核反應(yīng)堆的建設(shè)進(jìn)展卻一拖再拖，原計(jì)劃2015年就并網(wǎng)發(fā)電，直到2018年4月25日，三門核電站1號機(jī)組才獲得裝料許可，并于當(dāng)月29日完成裝料，后續(xù)工作順利的話，將于今年11月投入商業(yè)運(yùn)營。

究其主要原因，首先是西屋公司長久以來缺乏民用核反應(yīng)堆的實(shí)際建造經(jīng)驗(yàn)，因此在設(shè)計(jì)上只考慮了工藝的先進(jìn)性而忽視了實(shí)際工程施工環(huán)節(jié)，導(dǎo)致反應(yīng)堆建設(shè)難度過大，為了解決施工問題，西屋方面不斷地臨時(shí)修改設(shè)計(jì)。同時(shí)，美國EMD公司負(fù)責(zé)提供的主泵存在著嚴(yán)重的“難產(chǎn)”情況。2016年交付之后的耐久性測試中，主泵又出現(xiàn)裂紋。

在中國首批4臺三代核電競標(biāo)中落敗的法國EPR核電機(jī)組于AP1000中標(biāo)的次年，也就是2007年被引進(jìn)國內(nèi)，一方面是為了照顧中法關(guān)系，一方面則是中國三代核電技術(shù)的發(fā)展并不能因?yàn)槭着鷻C(jī)組中標(biāo)“最先進(jìn)”技術(shù)而放棄多線發(fā)展原則。

這兩臺EPR機(jī)組的建設(shè)地點(diǎn)位于廣東臺山，臺山1號機(jī)組與三門1號機(jī)組一樣都在2009年開工。建設(shè)過程中同樣遭遇了工期延誤的問題，原定于去年下半年投入商業(yè)運(yùn)行的臺山1號機(jī)組也是在今年4月才獲得裝料許可， 6月6日首次臨界。值得注意的是，相比AP1000的一百萬千瓦發(fā)電功率，臺山1號機(jī)組的單機(jī)容量高達(dá)一百七十五萬千瓦，投產(chǎn)后將是全球單機(jī)功率最大的核電機(jī)組。

臺山核電站1、2號機(jī)組，單機(jī)功率世界最大

根據(jù)公開報(bào)道，導(dǎo)致中國EPR機(jī)組延期的主要原因是反應(yīng)堆壓力容器不合規(guī)格。國家國防科技工業(yè)局核應(yīng)急安全司司長、國家核事故應(yīng)急辦公室副主任姚斌說，法國安全局在監(jiān)測時(shí)發(fā)現(xiàn)法國EPR機(jī)組壓力容器頂蓋部分指標(biāo)在檢測過程中與設(shè)計(jì)不符，因此中國國家核電部門高度重視，等法國安全局拿出結(jié)論以后再對之進(jìn)行檢測，中國的EPR機(jī)組再進(jìn)行深入分析和檢測，最后確保沒有安全問題的情況下，才繼續(xù)推進(jìn)。

無論是代表世界最先進(jìn)設(shè)計(jì)理念的AP1000，還是大力出奇跡的EPR，在中國落地之后都出現(xiàn)了嚴(yán)重的工期拖延情況，建設(shè)成本也因此大幅上升。

華龍一號和CAP1400誕生：自立根生才是正道

在引進(jìn)AP1000的過程中，中國兩大核電集團(tuán)，中核（中國核工業(yè)集團(tuán)公司）和中廣核（中國廣東核電集團(tuán)有限公司）都不愿意作為技術(shù)引進(jìn)的主體承擔(dān)單位。原因是中核和中廣核在從法國引進(jìn)的第二代核電機(jī)組M310的基礎(chǔ)上，分別開發(fā)出了具備自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代核電機(jī)組ACP1000和ACPR1000+。為了自己的新堆型，兩大集團(tuán)都投入了巨大的資源。

任何一家來承擔(dān)AP1000的工作，那么前期的工作都將前功盡棄。也因此國家專門成立了國家核電技術(shù)有限公司來負(fù)責(zé)AP1000的引進(jìn)和國產(chǎn)化工作， AP1000的國產(chǎn)化升級版CAP1400則是由上海核工程研究設(shè)計(jì)院作為技術(shù)主體責(zé)任方承擔(dān)研發(fā)設(shè)計(jì)工作。同時(shí)，中核和中廣核兩大集團(tuán)分別持有10%的“國核技”股份。

而且慶幸的是，兩大核電集團(tuán)自主研發(fā)的三代核電機(jī)組并沒有因?yàn)锳P1000的引進(jìn)而夭折，卻反而因?yàn)锳P1000遭遇的各種挫折和延誤，促進(jìn)了兩家核電技術(shù)的發(fā)展，加之兩大核電集團(tuán)能接觸到“國核技”所擁有的所有AP1000技術(shù)資料，由此最終融合出了“華龍一號”。

為滿足我國核電“走出去”戰(zhàn)略和自身發(fā)展需要，2013年4月25日，中國國家能源局主持召開了自主創(chuàng)新三代核電技術(shù)合作協(xié)調(diào)會，中廣核和中核同意在前期兩集團(tuán)分別研發(fā)的ACPR1000+和ACP1000的基礎(chǔ)上，聯(lián)合開發(fā)“華龍一號”。

2015年5月7 日，由中核集團(tuán)建設(shè)的“華龍一號”示范工程福清5、6號機(jī)組開工建設(shè)。同年12月24日，中廣核負(fù)責(zé)建設(shè)的兩臺“華龍一號”核電機(jī)組在廣西防城港開工建設(shè)。值得注意的是，在全世界范圍內(nèi)的三代堆建設(shè)過程中，工期延誤是普遍現(xiàn)象，而“華龍一號”目前在建四臺機(jī)組，還未出現(xiàn)過重大節(jié)點(diǎn)延誤的情況，甚至福清5號機(jī)組有進(jìn)度過快的現(xiàn)象。

在技術(shù)路線上，“華龍一號”充分展現(xiàn)了其后發(fā)優(yōu)勢：法國EPR的雙層安全殼設(shè)計(jì)，美國AP1000的熔堆工況下核燃料堆內(nèi)保留，俄羅斯VVER的二次側(cè)非能動余熱排出技術(shù)等安全技術(shù)都被融合到了“華龍一號”上。

作為中國核電技術(shù)對外輸出的標(biāo)桿性項(xiàng)目，“華龍一號”從一開始就立足于國際市場的拓展，在中核集團(tuán)負(fù)責(zé)建設(shè)的福清5號機(jī)組開工次年（2016年），巴基斯坦引進(jìn)的2座華龍一號機(jī)組：卡拉奇K-2、K-3機(jī)組也順利開工。

2015年10月21 日，在國家主席習(xí)近平和時(shí)任英國首相卡梅倫的見證下，中廣核與法國電力集團(tuán)簽署了英國新建核電項(xiàng)目一攬子合作協(xié)議，其中布拉德維爾B（BRB）項(xiàng)目將采用“華龍一號”技術(shù)，并以廣西防城港核電二期為參考電站。這也是中國第一次向發(fā)達(dá)國家出口整套核電機(jī)組。

2017年5月17 日，在中國國家主席習(xí)近平與阿根廷總統(tǒng)馬克里共同見證下，中核集團(tuán)董事長王壽君與阿根廷核電公司總裁塞莫羅尼在北京人民大會堂簽署了關(guān)于阿根廷第四座和第五座核電站的總合同。這兩臺機(jī)組分別是一臺70萬千瓦CANDU-6型重水堆核電機(jī)組，和一臺“華龍一號”壓水堆核電機(jī)組。

AP1000從開工到今年首次投料，歷經(jīng)10年光陰，而上海核工院從2008年接下以AP1000為研發(fā)CAP1400核電型號，也是10年過去。也正是“得虧”了AP1000的進(jìn)展緩慢，在其首臺核電機(jī)組尚未商業(yè)運(yùn)營、形成標(biāo)桿化作用之前，CAP1400已經(jīng)于今年上半年正式開工，目前處于土建狀態(tài)。

巴基斯坦首臺華龍一號機(jī)組建設(shè)工地

打破格局，國產(chǎn)優(yōu)先

此次徐大堡3、4號機(jī)組從原計(jì)劃的AP1000堆型改用俄羅斯VVER-1200這一舉措釋放出一個(gè)重要的訊號：原先已經(jīng)規(guī)劃使用了AP1000堆型的機(jī)組，仍然有改變規(guī)劃，使用其他堆型的選擇余地。徐大堡3、4號機(jī)組突破規(guī)劃，選用俄羅斯VVER-1200，主要是因?yàn)閂VER-1200造價(jià)相對較低，經(jīng)濟(jì)效益比較好，同時(shí)采購俄羅斯核電機(jī)組，還有一定的政治意義在其中。

那么既然徐大堡3、4號機(jī)組能放棄AP1000，改用VVER-1200，其他同樣選用了AP1000堆型的機(jī)組，比如徐大堡5、6號機(jī)組，或是其他暫時(shí)規(guī)劃了AP1000、因?yàn)槿T首堆進(jìn)度問題而遲遲未開工的核電站，一樣可以考慮更換堆型選型，更多的選用“華龍一號”和CAP1400這樣中方具有自主知識產(chǎn)權(quán)的型號。無論是軍用戰(zhàn)斗機(jī)，還是現(xiàn)在給人民群眾出行帶來巨大便利的高鐵，兩者的發(fā)展都用過引進(jìn)吸收再研發(fā)走出了一條康莊大道，核電事業(yè)，也應(yīng)當(dāng)走在這條道上。