中國自主三代核電突圍記

陳瑜 劉莉

從求合作到被求合作，邢繼的想法更堅(jiān)定了：用開放的姿態(tài)推進(jìn)和平利用核能技術(shù)的國際合作，但首先要堅(jiān)持把核心技術(shù)掌握在自己手里。2015年5月7日，華龍一號全球首堆在福清正式開工，中國自主三代核電突圍戰(zhàn)進(jìn)入沖刺階段。

“我們能夠自己研制出‘兩彈一星，為什么就不能自主研制出達(dá)到世界先進(jìn)水平的核電站？”中核集團(tuán)華龍一號總設(shè)計(jì)師邢繼沒想到，為了求解這個問題，他用了34年時間。

您也許不知道，如今點(diǎn)亮家中那盞燈的電，可能來自我國首個具有世界先進(jìn)水平的自主三代核電站——春節(jié)前剛投入商業(yè)運(yùn)行的華龍一號。3月1日，華龍一號全球首堆——福建福清核電5號機(jī)組“火力全開”，滿功率運(yùn)行發(fā)電，當(dāng)天發(fā)電2700多萬度。以每個家庭每天用電10度計(jì)算，可以點(diǎn)亮270萬家的燈火。

作為代表國家核心競爭力的國之重器，華龍一號核心設(shè)備均已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，我國終于成為繼美、法、俄后，真正掌握自主三代核電技術(shù)的國家。

如果從1970年我國第一代核潛艇陸上模式堆發(fā)出的中國核能第1度電算起，中國的核電利用已走過50余年。從跟在別人身后的“小學(xué)生”，到平等的合作伙伴，成千上萬的中國核工業(yè)人用自己的青春和熱血，讓這片全新的領(lǐng)域從篳路藍(lán)縷到星光璀璨，青絲變白發(fā)間，在核電“萬國牌”夾縫中打造出一張嶄新的中國名片。

不能只搞核爆炸，也要搞核電站

1970年春節(jié)前，上海市領(lǐng)導(dǎo)向中央?yún)R報工作時，道出了當(dāng)時上海面臨的嚴(yán)峻形勢：多家工廠由于缺電輪流停產(chǎn)。2月初，周恩來總理做出指示：“從長遠(yuǎn)來看，要解決上海和華東地區(qū)用電問題，要靠核電。”

核電是利用原子核內(nèi)部蘊(yùn)藏的能量產(chǎn)生電能。一顆原子核，直徑只有一根頭發(fā)絲的一億分之一，卻蘊(yùn)藏著驚人能量。1000克的鈾235裂變以后產(chǎn)生的能量，大致相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤充分燃燒釋放的熱量。

核電是戰(zhàn)略高科技產(chǎn)業(yè)，是大國必爭之地。發(fā)展核電是和平時期保持和擁有強(qiáng)大核實(shí)力的重要途徑。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，世界各國科學(xué)家都把更多注意力轉(zhuǎn)向原子能和平利用。1970年11月，周總理對二機(jī)部（中核集團(tuán)前身）負(fù)責(zé)人風(fēng)趣地說，二機(jī)部不能只搞核爆炸，也要搞核電站。

但以我國當(dāng)時薄弱的經(jīng)濟(jì)科技實(shí)力，攀登這座科學(xué)技術(shù)“最高峰”談何容易。

1970年2月8日，上海市組織傳達(dá)了周總理關(guān)于建設(shè)核電的指示精神并研究了落實(shí)措施，我國第一座核電站工程由此得名“728工程”。誰能想到這個中國核電的“頭號工程”，正式開工已是16年后。

1974年3月31日，人民大會堂新疆廳。我國著名核動力專家彭士祿、我國大陸第一座核電站總設(shè)計(jì)師歐陽予拿出大量設(shè)計(jì)圖紙，外加一個有機(jī)玻璃制作的壓水堆模型，向周恩來、鄧小平等中央領(lǐng)導(dǎo)人匯報。這是周總理生前帶病主持的最后一次關(guān)于核工業(yè)的會議。

他身子微微前傾，專心地聽著匯報，對每一個關(guān)鍵點(diǎn)都仔細(xì)地提出問題，比如，核電站排出來的廢物怎么處理。在核電站模型前，他邊看邊問，足足站了十分鐘。

這次會議確定了我國首個核電站——位于浙江的秦山一期核電站采用30萬千瓦壓水堆方案。

但之后因缺少統(tǒng)一戰(zhàn)略方針和政策指導(dǎo)，工程幾經(jīng)浮沉甚至面臨下馬。“728工程”忽上忽下的消息令科研人員揪心。但研究不能停，蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人劉家鈺給自己定下一條原則：“只要沒看見宣布工程下馬的中央正式文件，就沒有權(quán)力放下手中的計(jì)算尺。”

終于在1986年，秦山一期30萬千瓦級核電機(jī)組正式動工，來自我國西北、西南等基地的核工業(yè)大軍向秦山集結(jié)，開始了中國自主核電探索的首次沖鋒。此時全世界在運(yùn)核電站已超過370座，其中包括很多百萬千瓦級核電機(jī)組。

1991年秦山一期30萬千瓦級核電機(jī)組成功并網(wǎng)發(fā)電，中國大陸沒有核電站的歷史被改寫。但與國外百萬千瓦級技術(shù)相比，中國核電還有很長的路要走。

“萬國牌”中埋頭苦學(xué)

繼秦山核電站之后，廣東省也提出了發(fā)展核電的構(gòu)想。

1990年，伴隨著改革開放大潮，中國引進(jìn)法國技術(shù)在廣東大亞灣開建第一個百萬千瓦級核電站。“廣東核電走的引進(jìn)、消化、吸收再創(chuàng)新之路，可以縮短我們探索的過程。”時任廣東核電站建設(shè)指揮部總指揮的彭土祿這樣說。

剛工作兩年多的邢繼被派去法國著名核電公司Framatorn設(shè)在深圳的現(xiàn)場技術(shù)部，擔(dān)任工程師。在那里，他第一次見到當(dāng)時國際上最先進(jìn)的核電設(shè)計(jì)圖紙，第一次接觸到現(xiàn)代化設(shè)計(jì)管理體系。那時，他甚至整個中國核工業(yè)都只是“小學(xué)生”——沒有高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，裝備制造水平也十分落后，甚至連符合法國技術(shù)要求的水泥、鋼筋等基本材料都需要進(jìn)口。

落后的不僅是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，核電人才的匱乏更是超出想象。運(yùn)行核電站的核心技術(shù)人員是操縱員，我國最早一批核電站操縱員主要在法國接受培訓(xùn)，每人所花的費(fèi)用相當(dāng)于一般人體重的黃金價格，所以他們被稱為核電“黃金人”。

“九五”期間，即1996—2000年，我國相繼購買了俄羅斯的壓水堆、加拿大的重水堆等。2006年，美國四臺AP1000核電機(jī)組“落戶”浙江三門和山東海陽。引進(jìn)合同的墨跡未干，法國EPR機(jī)型也落腳廣東臺山。我國核電站發(fā)展步入“萬國牌”階段。

伴隨著陸續(xù)開展的國際合作，大批中國核電人在引進(jìn)、消化吸收中埋頭學(xué)習(xí)國外先進(jìn)核電技術(shù)，為未來的自主研發(fā)蓄力。

現(xiàn)任中核集團(tuán)核動力院科技委主任吳琳在20世紀(jì)90年代被派往法國學(xué)習(xí)核燃料設(shè)計(jì)技術(shù)。他清楚地記得，當(dāng)時最困難的是計(jì)算機(jī)使用。學(xué)習(xí)時間緊，計(jì)算機(jī)又有限，為了驗(yàn)算設(shè)計(jì)程序，中方技術(shù)人員經(jīng)常在機(jī)房待幾天幾夜算完才出來，晚上困了找張桌子趴一會兒，醒了看計(jì)算結(jié)果，再接著算。

“睜開眼就感覺鼻子不是鼻子，眼睛不是眼睛，都糊一起了。”但他和同事們啥也顧不上，想的就是快點(diǎn)把技術(shù)裝進(jìn)自己的腦袋里。

在這樣艱苦的條件下，核動力院技術(shù)人員不僅掌握了法國人的核燃料設(shè)計(jì)程序，也慢慢培養(yǎng)出了自己的核燃料設(shè)計(jì)能力，為中國核電站用燃料組件自主化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

從引進(jìn)消化吸收國際先進(jìn)技術(shù)到自主研發(fā)核心技術(shù)，“兩條腿走路”特別不容易。

在國際合作中，一向溫文爾雅的邢繼有過一次“十分生氣”的經(jīng)歷。邢繼發(fā)現(xiàn)某個型號的轉(zhuǎn)讓技術(shù)資料不完整，請對方項(xiàng)目經(jīng)理來討論如何補(bǔ)充完善，同時商量怎么讓中國工程師盡快掌握技術(shù)，進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。

外方項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的傲慢讓邢繼至今記憶猶新：“這很容易，讓你們的工程師放下手中的鉛筆，打開復(fù)印機(jī)，就學(xué)會了。”

換句話說，直接抄圖就行，沒有必要弄明白為什么這么設(shè)計(jì)。

刑繼回答：“如果你不打開你的‘黑匣子，我們可以不要你的技術(shù)轉(zhuǎn)讓。”這次沖突讓邢繼體會到，即使繳納了高昂的學(xué)費(fèi)，老師也不是真心想教會學(xué)生。

核心技術(shù)一定要掌握在自己手里

2005年，我國在廣東開建嶺澳二期核電站，規(guī)劃建設(shè)兩臺百萬千瓦級機(jī)組，但使用的仍是法國技術(shù)。堆芯設(shè)計(jì)，特別是燃料元件設(shè)計(jì)制造技術(shù)不具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。這讓主持該工程設(shè)計(jì)的邢繼有些遺憾。

“就像出國需要簽證一樣，通過‘以市場換技術(shù)的引進(jìn)方式，只是從國外買技術(shù)和設(shè)備，不可能掌握核電的核心技術(shù)，也不可能實(shí)現(xiàn)出口。”刑繼心里憋著一股勁兒。他有了更明確的目標(biāo)——建造一座完全由中國自主設(shè)計(jì)、建造并管理運(yùn)營的百萬千瓦級核電站。

憋著這股勁兒的，何止邢繼一人。

堆芯是核電站的心臟。堆芯技術(shù)如果受制于人，自主核電就無從談起。此前，我國已在運(yùn)行的百萬千瓦級核電機(jī)組，普遍使用的是國外引進(jìn)的157堆芯。

20世紀(jì)90年代起，核動力院開始堆芯自主研發(fā)設(shè)計(jì)的探索。堆芯研發(fā)涉及336個系統(tǒng)、25個學(xué)科，計(jì)算量超乎想象。最難的是要研制出多種堆芯型號進(jìn)行比較。“十幾年時間，我們做了157堆芯、177堆芯、193堆芯等等，通過多個堆芯的比較論證，確定了177堆芯雛形。”吳琳說。

除了堆芯，核電發(fā)展另一條生命線是安全。

核工業(yè)是保守決策領(lǐng)域，在安全和政治雙重約束下容不得一點(diǎn)“萬一”，論證風(fēng)險、解決風(fēng)險與創(chuàng)新并存，自主創(chuàng)新難度可想而知。

汲取2011年日本福島核事故的經(jīng)驗(yàn)反饋，滿足國際上最高的安全標(biāo)準(zhǔn)，這是邢繼定下的具有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)，也是讓整個團(tuán)隊(duì)很快擺脫福島核事故陰霾的方式。

改進(jìn)方案之一是增加了一項(xiàng)重要創(chuàng)新——非能動安全措施。所謂非能動，是利用自然力，比如重力，在安全殼內(nèi)高位設(shè)置一個巨大的水箱，平常儲存大量用于應(yīng)急冷卻的水。在以電力驅(qū)動的應(yīng)急系統(tǒng)喪失功能的情況下，用儲存在高位的水箱中的應(yīng)急冷卻水，迅速淹沒整個反應(yīng)堆，確保反應(yīng)堆的安全。

然而，此前我國核電站非能動研究技術(shù)基礎(chǔ)薄弱。改進(jìn)方案執(zhí)行之初，就遇到了很多技術(shù)瓶頸。邢繼坦言，當(dāng)時想過找國外合作伙伴來共同解決技術(shù)問題，但碰了釘子。

在刑繼位于北京航天橋附近的辦公室里，一家長期合作的國際知名企業(yè)負(fù)責(zé)人提出合作條件：“你們必須把整個型號拿出來共享。”這意味著我國將失去對型號的主導(dǎo)權(quán)。邢繼選擇了放棄合作，轉(zhuǎn)而組建一支研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行自主攻關(guān)。

研究人員從理論研究開始，制定初步方案，再進(jìn)行原理性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證非能動循環(huán)理論的可能性;為了讓系統(tǒng)具有足夠的換熱能力，對十多種不同換熱器進(jìn)行研究，選擇出最適合的，設(shè)計(jì)出來再進(jìn)行1：1試驗(yàn)，確認(rèn)換熱器性能滿足要求。這還不夠。他們又設(shè)計(jì)并建造了世界上最大規(guī)模的綜合試驗(yàn)臺，模擬事故后的反應(yīng)堆廠房，進(jìn)行了全面的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以確保設(shè)計(jì)可靠性。一步又一步，一關(guān)又一關(guān)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)硬是用幾年時間啃下了“硬骨頭”。

當(dāng)那位外企負(fù)責(zé)人再次來到刑繼辦公室，表示可以無條件繼續(xù)合作時。刑繼回答：“上次那個問題我們自己解決了，希望將來還有機(jī)會合作。”

從求合作到被求合作，邢繼的想法更堅(jiān)定了：用開放的姿態(tài)推進(jìn)和平利用核能技術(shù)的國際合作，但首先要堅(jiān)持把核心技術(shù)掌握在自己手里。

蓄勢多年，2015年5月7日，華龍一號全球首堆在福清正式開工，現(xiàn)場歡騰，掌聲震天。喜歡繪畫的邢繼終于看到手繪的核電站畫面變成了現(xiàn)實(shí)。中國自主三代核電突圍戰(zhàn)進(jìn)入沖刺階段。

4年前的3月11日，受日本福島核事故影響，吳琳和團(tuán)隊(duì)的工作戛然而止。重返故地，歷經(jīng)中國核電幾十年起起落落的吳琳掏出手機(jī)，拍下珍貴的開工照片，傳給千里之外的老專家張森如。千言萬語匯成一句話：張總，華龍一號終于開建了！

核電站是世界上最復(fù)雜的能源系統(tǒng)。為了華龍一號，中核集團(tuán)充分調(diào)動核動力院、中國核電工程有限公司等20多家成員單位，聯(lián)合中國一重、東方電氣、有關(guān)高校等國內(nèi)參研參建單位，與法國、意大利、奧地利等14家國際組織和科研機(jī)構(gòu)展開合作，組織5300多家國內(nèi)外設(shè)備廠商完成6萬多臺套設(shè)備的制造供貨任務(wù)。

在這場大國重器自主技術(shù)的突圍戰(zhàn)中，每個系統(tǒng)每個部件為了創(chuàng)新不斷挑戰(zhàn)的故事，每天都在上演。以核電站電纜安全驗(yàn)證為例，工程人員要讓電纜先經(jīng)過15天模擬高溫環(huán)境試驗(yàn)，再經(jīng)過15天強(qiáng)堿性溶液浸泡試驗(yàn)，最后還要?dú)v經(jīng)耐電壓性能試驗(yàn)。

2018年，習(xí)近平總書記在中國一重視察華龍一號蒸發(fā)器管板等核電產(chǎn)品展示后強(qiáng)調(diào)指出：制造業(yè)特別是裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重中之重，是一個現(xiàn)代化大國必不可少的。現(xiàn)在，國際上單邊主義、貿(mào)易保護(hù)主義上升，我們必須堅(jiān)持走自力更生的道路。中國要發(fā)展，最終要靠自己。

這些話，讓幾十年來為中國自主核電技術(shù)傾注心血的參與者們，看到了自己全力付出的價值。

中國核電“造船出海”

“這是巴基斯坦歷史上重要的一天，該項(xiàng)目是巴基斯坦與中國在科技領(lǐng)域合作的體現(xiàn)。”巴基斯坦當(dāng)?shù)貢r間2015年8月20日，巴基斯坦總理謝里夫在出席該國第一大城市卡拉奇核電項(xiàng)目二號機(jī)組慶典活動時評價，項(xiàng)目的建設(shè)將進(jìn)一步增強(qiáng)中巴兩國堅(jiān)定的友誼。

巴基斯坦是華龍一號技術(shù)落戶海外的第一站。

2014年8月22日，華龍一號總體技術(shù)方案通過了由43位院士、專家組成的專家組評審。時任國家發(fā)改委副主任、國家能源局局長吳新雄在評審會上明確表示：“有了‘華龍一號，中國核電‘走出去將從‘借船出海走向‘造船出海，意義重大。”

實(shí)現(xiàn)“走出去”，是從核大國走向核強(qiáng)國的關(guān)鍵指標(biāo)。

大亞灣核電站建設(shè)之初，設(shè)備幾乎全是“進(jìn)口貨”。如今，華龍一號設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)88%。與此同時，我國開始為別的國家培訓(xùn)“黃金人”。

在最受關(guān)注的核電安全性上，華龍一號上升到全新的高度：國際領(lǐng)先的雙層安全殼，確保放射性物質(zhì)不會外泄;可以抵御類似商用大飛機(jī)撞擊的意外攻擊，廠區(qū)可抵御日本福島核事故的地震震級。先進(jìn)的技術(shù)水準(zhǔn)和固有安全性能，讓越來越多的國家，對中國核電產(chǎn)生興趣。

我國國家領(lǐng)導(dǎo)人在出訪時多次為中國核電代言。

“中國實(shí)施最嚴(yán)格的安全監(jiān)管，確保中國境內(nèi)和對外出口的核電站安全可靠、萬無一失。”2016年4月，在第四屆核安全峰會上，習(xí)近平總書記向世界發(fā)出中國核電安全的最強(qiáng)音。

2015年，國務(wù)院總理李克強(qiáng)在了解華龍一號自主創(chuàng)新成果后這樣鼓勁：你們自主研發(fā)制造質(zhì)量優(yōu)、有競爭力的核電機(jī)組，是在鑄“國之重器”，為中國發(fā)展“強(qiáng)筋壯骨”。你們?yōu)槲覔窝胰H舞臺為你們揚(yáng)名。

華龍一號，意為“中華復(fù)興 巨龍騰飛”。駐足回望，走近相關(guān)的人、了解相關(guān)的事，才能更加深刻地懂得何以為“核電”、何以為“華龍”。