科技日報記者 陳瑜 策劃 劉莉
從(cong) 求合作到被求合作,邢繼的想法更堅定了:用開放的姿態推進和平利用核能技術的國際合作,但首先要堅持把核心技術掌握在自己手裏。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進入衝(chong) 刺階段。
“我們(men) 能夠自己研製出‘兩(liang) 彈一星’,為(wei) 什麽(me) 就不能自主研製出達到世界先進水平的核電站?”中核集團華龍一號總設計師邢繼沒想到,為(wei) 了求解這個(ge) 問題,他用了34年時間。
您也許不知道,如今點亮家中那盞燈的電,可能來自我國首個(ge) 具有世界先進水平的自主三代核電站——春節前剛投入商業(ye) 運行的華龍一號。3月1日,華龍一號全球首堆——福建福清核電5號機組“火力全開”,滿功率運行發電,當天發電2700多萬(wan) 度。以每個(ge) 家庭每天用電10度計算,可以點亮270萬(wan) 家的燈火。
作為(wei) 代表國家核心競爭(zheng) 力的國之重器,華龍一號核心設備均已實現國產(chan) 化,我國終於(yu) 成為(wei) 繼美、法、俄後,真正掌握自主三代核電技術的國家。
如果從(cong) 1970年我國第一代核潛艇陸上模式堆發出的中國核能第1度電算起,中國的核電利用已走過50餘(yu) 年。從(cong) 跟在別人身後的“小學生”,到平等的合作夥(huo) 伴,成千上萬(wan) 的中國核工業(ye) 人用自己的青春和熱血,讓這片全新的領域從(cong) 篳路藍縷到星光璀璨,青絲(si) 變白發間,在核電“萬(wan) 國牌”夾縫中打造出一張嶄新的中國名片。

3月1日,華龍一號全球首堆——福建福清核電5號機組“火力全開”,滿功率運行發電。圖為(wei) 2020年8月拍攝的福清核電5號機組。 受訪者供圖
不能隻搞核爆炸,也要搞核電站
1970年春節前,上海市領導向中央匯報工作時,道出了當時上海麵臨(lin) 的嚴(yan) 峻形勢:多家工廠由於(yu) 缺電輪流停產(chan) 。2月初,周恩來總理做出指示:“從(cong) 長遠來看,要解決(jue) 上海和華東(dong) 地區用電問題,要靠核電。”
核電,是利用原子核內(nei) 部蘊藏的能量產(chan) 生電能。一顆原子核,直徑隻有一根頭發絲(si) 的一億(yi) 分之一,卻蘊藏著驚人能量。1千克的鈾235裂變以後產(chan) 生的能量,大致相當於(yu) 2700噸標準煤充分燃燒釋放的熱量。
核電是戰略高科技產(chan) 業(ye) ,是大國必爭(zheng) 之地。發展核電是和平時期保持和擁有強大核實力的重要途徑。第二次世界大戰結束後,世界各國科學家都把更多注意力轉向原子能和平利用。1970年11月,周總理對二機部(中核集團前身)負責人風趣地說,二機部不能隻搞核爆炸,也要搞核電站。
但以我國當時薄弱的經濟科技實力,攀登這座科學技術“最高峰”談何容易。
1970年2月8日,上海市組織傳(chuan) 達了周總理關(guan) 於(yu) 建設核電的指示精神並研究了落實措施,我國第一座核電站工程由此得名“728工程”。誰能想到這個(ge) 中國核電的“頭號工程”,正式開工已是16年後。
1974年3月31日,人民大會(hui) 堂新疆廳。我國著名核動力專(zhuan) 家彭士祿、我國大陸第一座核電站總設計師歐陽予拿出大量設計圖紙,外加一個(ge) 有機玻璃製作的壓水堆模型,向周恩來、鄧小平等中央領導人匯報。這是周總理生前帶病主持的最後一次關(guan) 於(yu) 核工業(ye) 的會(hui) 議。
他身子微微前傾(qing) ,專(zhuan) 心地聽著匯報,對每一個(ge) 關(guan) 鍵點都仔細地提出問題,比如,核電站排出來的廢物怎麽(me) 處理。在核電站模型前,他邊看邊問,足足站了十分鍾。
這次會(hui) 議確定了我國首個(ge) 核電站——位於(yu) 浙江的秦山一期核電站采用30萬(wan) 千瓦壓水堆方案。
但之後因缺少統一戰略方針和政策指導,工程幾經浮沉甚至麵臨(lin) 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,蒸汽發生器設計負責人劉家鈺給自己定下一條原則:“隻要沒看見宣布工程下馬的中央正式文件,就沒有權力放下手中的計算尺。”
終於(yu) 在1986年,秦山一期30萬(wan) 千瓦級核電機組正式動工,來自我國西北、西南等基地的核工業(ye) 大軍(jun) 向秦山集結,開始了中國自主核電探索的首次衝(chong) 鋒。此時全世界在運核電站已超過370座,其中包括很多百萬(wan) 千瓦級核電機組。
1991年秦山一期30萬(wan) 千瓦級核電機組成功並網發電,中國大陸沒有核電站的曆史被改寫(xie) 。但與(yu) 國外百萬(wan) 千瓦級技術相比,中國核電還有很長的路要走。
“萬(wan) 國牌”中埋頭苦學
繼秦山核電站之後,廣東(dong) 省也提出了發展核電的構想。
1990年,伴隨著改革開放大潮,中國引進法國技術在廣東(dong) 大亞(ya) 灣開建第一個(ge) 百萬(wan) 千瓦級核電站。“廣東(dong) 核電走的引進、消化、吸收再創新之路,可以縮短我們(men) 探索的過程。”時任廣東(dong) 核電站建設指揮部總指揮的彭土祿這樣說。
剛工作兩(liang) 年多的邢繼被派去法國著名核電公司Framatorn設在深圳的現場技術部,擔任工程師。在那裏,他第一次見到當時國際上最先進的核電設計圖紙,第一次接觸到現代化設計管理體(ti) 係。那時,他甚至整個(ge) 中國核工業(ye) ,都隻是“小學生”——沒有高標準的設計,裝備製造水平也十分落後,甚至連符合法國技術要求的水泥、鋼筋等基本材料都需要進口。
落後的不僅(jin) 是基礎設施建設,核電人才的匱乏更是超出想象。運行核電站的核心技術人員是操縱員,我國最早一批核電站操縱員主要在法國接受培訓,每人所花的費用相當於(yu) 一般人體(ti) 重的黃金價(jia) 格,所以他們(men) 被稱為(wei) 核電“黃金人”。
“九五”期間,即1996—2000年,我國相繼購買(mai) 了俄羅斯的壓水堆、加拿大的重水堆等。2006年,美國四台AP1000核電機組“落戶”浙江三門和山東(dong) 海陽。引進合同的墨跡未幹,法國EPR機型也落腳廣東(dong) 台山。我國核電站發展步入“萬(wan) 國牌”階段。
伴隨著陸續開展的國際合作,大批中國核電人在引進、消化吸收中埋頭學習(xi) 國外先進核電技術,為(wei) 未來的自主研發蓄力。
現任中核集團核動力院科技委主任吳琳在上世紀90年代被派往法國學習(xi) 核燃料設計技術。他清楚地記得,當時最困難的是計算機使用。學習(xi) 時間緊,計算機又有限,為(wei) 了驗算設計程序,中方技術人員經常在機房待幾天幾夜算完才出來,晚上困了找張桌子趴一會(hui) 兒(er) ,醒了看計算結果,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(men) 啥也顧不上,想的就是快點把技術裝進自己的腦袋裏。
在這樣艱苦的條件下,核動力院技術人員掌握了法國人的核燃料設計程序,也慢慢培養(yang) 出了自己的核燃料設計能力,為(wei) 中國核電站用燃料組件自主化打下了堅實的基礎。
從(cong) 引進消化吸收國際先進技術到自主研發核心技術,兩(liang) 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”的經曆。邢繼發現某個(ge) 型號的轉讓技術資料不完整,請對方項目經理來討論如何補充完善,同時商量怎麽(me) 讓中國工程師盡快掌握技術,進行自主設計。
外方項目負責人的傲慢讓邢繼至今記憶猶新:“這很容易,讓你們(men) 的工程師放下手中的鉛筆,打開複印機,就學會(hui) 了。”
換句話說,直接抄圖就行,沒有必要弄明白為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 設計。
刑繼回答:“如果你不打開你的‘黑匣子’,我們(men) 可以不要你的技術轉讓。”這次衝(chong) 突讓邢繼體(ti) 會(hui) 到,即使繳納了高昂的學費,老師也不是真心想教會(hui) 學生。

中核集團華龍一號總設計師邢繼創作的華龍一號油畫作品 邢繼供圖
核心技術一定要掌握在自己手裏
2005年,我國在廣東(dong) 開建嶺澳二期核電站,規劃建設兩(liang) 台百萬(wan) 千瓦級機組,但使用的仍是法國技術。堆芯設計,特別是燃料元件設計製造技術不具有完全自主星空体育官网入口网站產(chan) 權。這讓主持該工程設計的邢繼有些遺憾。
“就像出國需要簽證一樣,通過‘以市場換技術’的引進方式,隻是從(cong) 國外買(mai) 技術和設備,不可能掌握核電的核心技術,也不可能實現出口。”刑繼心裏憋著一股勁。他有了更明確的目標——建造一座完全由中國自主設計、建造並管理運營的百萬(wan) 千瓦級核電站。
憋著這股勁的,何止邢繼一人。
堆芯是核電站的心髒。堆芯技術如果受製於(yu) 人,自主核電就無從(cong) 談起。此前,我國已在運行的百萬(wan) 千瓦級核電機組,普遍使用的是國外引進的157堆芯。
上世紀90年代起,核動力院開始堆芯自主研發設計的探索。堆芯研發涉及336個(ge) 係統,25個(ge) 學科,計算量超乎想象。最難的是要研製出多種堆芯型號進行比較。“十幾年時間,我們(men) 做了157堆芯、177堆芯、193堆芯等等,通過多個(ge) 堆芯的比較論證,確定了177堆芯雛形。”吳琳說。
除了堆芯,核電發展另一條生命線是安全。
核工業(ye) 是保守決(jue) 策領域,在安全和政治雙重約束下容不得一點“萬(wan) 一”,論證風險、解決(jue) 風險與(yu) 創新並存,自主創新難度可想而知。
汲取2011年日本福島核事故的經驗反饋,滿足國際上最高的安全標準,這是邢繼定下的具有挑戰性的目標,也是讓整個(ge) 團隊很快擺脫福島核事故陰霾的方式。
改進方案之一,是增加了一項重要創新——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(nei) 高位設置一個(ge) 巨大的水箱,平常儲(chu) 存大量用於(yu) 應急冷卻的水。在以電力驅動的應急係統喪(sang) 失功能的情況下,用儲(chu) 存在高位的水箱中的應急冷卻水,迅速淹沒整個(ge) 反應堆,確保反應堆的安全。
然而,此前我國核電站非能動研究技術基礎薄弱。改進方案執行之初,就遇到了很多技術瓶頸。邢繼坦言,當時想過找國外合作夥(huo) 伴來共同解決(jue) 技術問題,但碰了釘子。
在刑繼位於(yu) 北京航天橋附近的辦公室裏,一家長期合作的國際知名企業(ye) 負責人提出合作條件:“你們(men) 必須把整個(ge) 型號拿出來共享。”這意味著我國將失去對型號的主導權。邢繼選擇了放棄合作,轉而組建一支研發團隊進行自主攻關(guan) 。
研究人員從(cong) 理論研究開始,製定初步方案,再進行原理性實驗,驗證非能動循環理論的可能性;為(wei) 了讓係統具有足夠的換熱能力,對十多種不同換熱器進行研究,選擇出最適合的,設計出來再進行1:1試驗,確認換熱器性能滿足要求。這還不夠。他們(men) 又設計並建造了世界上最大規模綜合試驗台,模擬事故後的反應堆廠房,進行了全麵的實驗驗證,以確保設計可靠性。一步又一步,一關(guan) 又一關(guan) ,研發團隊硬是用幾年時間啃下了“硬骨頭”。
當那位外企負責人再次來到刑繼辦公室,表示可以無條件繼續合作時。刑繼回答:“上次那個(ge) 問題我們(men) 自己解決(jue) 了,希望將來還有機會(hui) 合作。”
從(cong) 求合作到被求合作,邢繼的想法更堅定了:用開放的姿態推進和平利用核能技術的國際合作,但首先要堅持把核心技術掌握在自己手裏。
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,現場歡騰,掌聲震天。喜歡繪畫的邢繼終於(yu) 看到手繪的核電站畫麵變成了現實。中國自主三代核電突圍戰進入衝(chong) 刺階段。
4年前的3月11日,受日本福島核事故影響,吳琳和團隊的工作戛然而止。重返故地,曆經中國核電幾十年起起落落的吳琳掏出手機,拍下珍貴的開工照片,傳(chuan) 給千裏之外的老專(zhuan) 家張森如。千言萬(wan) 語匯成一句話:張總,華龍一號終於(yu) 開建了!
核電站是世界上最複雜的能源係統。為(wei) 了華龍一號,中核集團充分調動核動力院、中國核電工程有限公司等20多家成員單位,聯合中國一重、東(dong) 方電氣、有關(guan) 高校等國內(nei) 參研參建單位,與(yu) 法國、意大利、奧地利等14家國際組織和科研機構展開合作,組織5300多家國內(nei) 外設備廠商完成6萬(wan) 多台套設備的製造供貨任務。
在這場大國重器自主技術的突圍戰中,每個(ge) 係統每個(ge) 部件為(wei) 了創新不斷挑戰的故事,每天都在上演。以核電站電纜安全驗證為(wei) 例,工程人員要讓電纜先經過15天模擬高溫環境試驗、再經過15天強堿性溶液浸泡試驗,最後還要曆經耐電壓性能試驗。
2018年,習(xi) 近平總書(shu) 記在中國一重視察華龍一號蒸發器管板等核電產(chan) 品展示後強調指出:製造業(ye) 特別是裝備製造業(ye) 高質量發展是我國經濟高質量發展的重中之重,是一個(ge) 現代化大國必不可少的。現在,國際上單邊主義(yi) 、貿易保護主義(yi) 上升,我們(men) 必須堅持走自力更生的道路。中國要發展,最終要靠自己。
這些話,讓幾十年來為(wei) 中國自主核電技術傾(qing) 注心血的參與(yu) 者們(men) ,看到了自己全力付出的價(jia) 值。
中國核電“造船出海”
“這是巴基斯坦曆史上重要的一天,該項目是巴基斯坦與(yu) 中國在科技領域合作的體(ti) 現。”巴基斯坦當地時間2015年8月20日,巴基斯坦總理謝裏夫在出席該國第一大城市卡拉奇核電項目二號機組慶典活動時評價(jia) ,項目的建設將進一步增強中巴兩(liang) 國堅定的友誼。
巴基斯坦是華龍一號技術落戶海外的第一站。
2014年8月22日,華龍一號總體(ti) 技術方案通過了由43位院士、專(zhuan) 家組成的專(zhuan) 家組評審。時任國家發改委副主任、國家能源局局長吳新雄在評審會(hui) 上明確表示,“有了‘華龍一號’,中國核電‘走出去’將從(cong) ‘借船出海’走向‘造船出海’,意義(yi) 重大。”
實現“走出去”,是從(cong) 核大國走向核強國的關(guan) 鍵指標。
大亞(ya) 灣核電站建設之初,設備幾乎全是“進口貨”。如今,華龍一號設備國產(chan) 化率達88%。與(yu) 此同時,我國開始為(wei) 別的國家培訓“黃金人”。
在最受關(guan) 注的核電安全性上,華龍一號上升到全新的高度:國際領先的雙層安全殼,確保放射性物質不會(hui) 外泄;可以抵禦類似商用大飛機撞擊的意外攻擊,廠區可抵禦日本福島核事故的地震震級。先進的技術水準和固有安全性能,讓越來越多的國家,對中國核電產(chan) 生興(xing) 趣。
我國國家領導人在出訪時多次為(wei) 中國核電代言。
“中國實施最嚴(yan) 格的安全監管,確保中國境內(nei) 和對外出口的核電站安全可靠、萬(wan) 無一失。”2016年4月,在第四屆核安全峰會(hui) 上,習(xi) 近平向世界發出中國核電安全的最強音。
2015年,國務院總理李克強在了解華龍一號自主創新成果後這樣鼓勁:你們(men) 自主研發製造質量優(you) 、有競爭(zheng) 力的核電機組,是在鑄“國之重器”,為(wei) 中國發展“強筋壯骨”。你們(men) 為(wei) 我撐腰,我去國際舞台為(wei) 你們(men) 揚名。
華龍一號,意為(wei) “中華複興(xing) 巨龍騰飛”。駐足回望,走近相關(guan) 的人、了解相關(guan) 的事,才能更加深刻地懂得,何以為(wei) “核電”、何以為(wei) “華龍”。
關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號,在對話框:
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