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華龍一號福建福清核電機組外景。 中核集團供圖
華龍一號福清核電6號機組裝料水池。 新華社發(fā)
位于海南昌江的玲龍一號建設工地。 中核集團供圖
秦山核電站外景。 中核集團供圖
從1970年開(kāi)展“728工程”算起，中國核電事業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了半個(gè)多世紀。從30萬(wàn)千瓦級的秦山核電站，到百萬(wàn)千瓦級的華龍一號，再到小堆玲龍一號，折射出中國核工業(yè)的滄桑巨變。
日前，記者來(lái)到福建福清和海南昌江，探訪(fǎng)中國核電自力更生、自主創(chuàng )新的發(fā)展歷程。
秦山核電站——
從無(wú)到有、從小到大
從地圖上看，位于浙江海鹽的秦山像一顆“龍頭”，中國第一座自行設計、自行建造的核電站——秦山核電站就坐落在秦山山麓。
探尋中國首座核電站的源頭，要追溯到1970年，當時(shí)上海的企業(yè)有“開(kāi)三停四”的說(shuō)法，即開(kāi)工三天，停業(yè)四天，原因無(wú)他：缺電。如何解決上海缺電問(wèn)題？靠增加煤炭供應或引入西南地區的水電，既不經(jīng)濟也不現實(shí)。針對上海因缺電導致工廠(chǎng)減產(chǎn)情況，1970年2月8日，上海按照中央領(lǐng)導指示精神，開(kāi)始研究部署核電站建設工作，“728工程”由此起步。
同年8月30日，距上海千里之外的西南山坳深處傳來(lái)一陣歡呼，中國第一座核潛艇陸上模式堆在中國核動(dòng)力研究設計院九〇九基地滿(mǎn)功率試驗成功！研制核潛艇的關(guān)鍵是動(dòng)力來(lái)源——核動(dòng)力反應堆，陸上模式堆即在建造核潛艇前在陸地上建造的1∶1工程試驗反應堆，以驗證核動(dòng)力裝置設計的可靠性與安全性。老一輩核動(dòng)力專(zhuān)家對陸上模式堆有一個(gè)比喻——核潛艇就像一只鴨子，真鴨子下水前，要做個(gè)一模一樣的“旱鴨子”，在陸地上充分撲騰后，再依此定型。陸上模式堆和后來(lái)的秦山核電站同為壓水堆，為后續核電站的建設提供了借鑒。
改革開(kāi)放后，中國核電事業(yè)的發(fā)展步伐加快了。1982年12月，在五屆全國人大五次會(huì )議上，中國鄭重宣布在浙江海鹽建設秦山核電站的決定。1985年3月，秦山核電站澆筑了第一罐混凝土。1991年，被譽(yù)為“國之光榮”的中國大陸第一座核電站——秦山核電站成功并網(wǎng)發(fā)電，中國核電自此實(shí)現“零的突破”。
如果說(shuō)秦山一期核電站是“從無(wú)到有”，那么1986年開(kāi)工建設的秦山二期核電站便是“從小到大”。 作為中國自主設計、自主建造、自主運營(yíng)、自主管理的第一座國產(chǎn)化商用核電站，秦山二期1號機組裝機容量為65萬(wàn)千瓦，約為秦山一期的2倍，于2002年成功并網(wǎng)發(fā)電。
時(shí)至今日，秦山一期雖已過(guò)“而立之年”，卻“老當益壯”。“如今秦山核電站和剛建成時(shí)相比，能力因子和年發(fā)電量都有了較大提升。”中核集團秦山核電安全分析處PSA應用科科長(cháng)曹勇對本報記者介紹，“提升能力因子主要依靠提升燃料的富集度、減少更換燃料的周期和時(shí)長(cháng)來(lái)完成。”啥是燃料的富集度？曹勇打了個(gè)比方，就像爐子里燒的蜂窩煤，提高燃料的富集度，相當于增加“蜂窩煤”里煤炭的含量，延長(cháng)燃燒的時(shí)間。
“秦山核電原本的設計壽命是30年。”曹勇說(shuō)，“通過(guò)更換汽輪機、電氣貫穿件等部件，可以延長(cháng)核電站的壽命。”2021年，秦山核電站正式獲批延長(cháng)服役至2041年，能夠再安全發(fā)電20年。
華龍一號——
中國的一張名片
就在秦山二期核電站建設如火如荼時(shí)，全球核電技術(shù)也在飛速發(fā)展，“第三代核電技術(shù)”的概念被提出。三代和二代相比，一是發(fā)電功率達百萬(wàn)千瓦級，二是安全性有了顯著(zhù)提高。
在福建福清，記者走進(jìn)中核集團中國核工業(yè)科技館，迎面而來(lái)的是一座浮雕墻，展現中國核工業(yè)從引進(jìn)到自主設計再到技術(shù)出口的蛻變。在展廳短短1小時(shí)的參觀(guān)，好像走過(guò)了中國第三代核電技術(shù)的漫長(cháng)發(fā)展之路。
將時(shí)鐘撥回到1996年。核動(dòng)力院10多位年輕的技術(shù)人員回到九〇九基地，開(kāi)展了一場(chǎng)“頭腦風(fēng)暴”，主題為“我們自己的百萬(wàn)千瓦級反應堆應該采用什么樣的堆芯方案”。
“堆芯就像一個(gè)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機。”華龍一號反應堆及一回路總設計師劉昌文對本報記者說(shuō)，“就壓水堆來(lái)說(shuō)，堆芯布置決定了一個(gè)機組的型號。”經(jīng)過(guò)討論，技術(shù)人員決定采用“177堆芯”方案，與國際上流行的“157堆芯”相比，多了20組燃料組件，經(jīng)濟性和安全性都有了提升。“還有一個(gè)重要原因是我們當時(shí)調研了國內相關(guān)廠(chǎng)商的制造能力，必須確保‘177堆芯’完全實(shí)現自主制造。”劉昌文說(shuō)。
關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來(lái)、買(mǎi)不來(lái)、討不來(lái)的。不只是堆芯，其他重要設備也要實(shí)現國產(chǎn)化。以蒸汽發(fā)生器為例，在華龍一號早期的設計過(guò)程中，這一關(guān)鍵設備本打算向國外公司采購。然而對方在談判中堅持要求：如果將來(lái)使用這種蒸汽發(fā)生器的核電技術(shù)用于出口，必須經(jīng)過(guò)其同意。“相當于給車(chē)買(mǎi)一個(gè)輪胎，結果輪胎商不允許這輛車(chē)出口。”劉昌文說(shuō)，在場(chǎng)的中國專(zhuān)家聽(tīng)了都十分氣憤，最終決定自主研發(fā)。僅僅27個(gè)月后，用于華龍一號的第三代核電ZH-65型蒸汽發(fā)生器成功問(wèn)世。
站在觀(guān)景臺上眺望華龍一號首堆示范工程，中國核電工程有限公司福清項目部總工程師、華龍一號綜合系統總師魏峰對記者說(shuō)：“華龍一號首堆工程國產(chǎn)化率達到88%以上，反應堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等關(guān)鍵核心設備實(shí)現100%國產(chǎn)化。非國產(chǎn)的部分不是沒(méi)有能力實(shí)現國產(chǎn)化，而是本著(zhù)節約的原則，沒(méi)必要國產(chǎn)化，這部分不會(huì )制約我們的發(fā)展。”
如何確保“國之重器”華龍一號的運行萬(wàn)無(wú)一失？帶著(zhù)這個(gè)疑問(wèn)，記者走進(jìn)華龍一號首堆示范工程的主控室內，墻上大屏幕閃爍著(zhù)各種數據，操縱員們正在有條不紊地操作著(zhù)各類(lèi)儀器。這里是核電站的“大腦”，要想讓核電站安全平穩運行，操縱員們每一個(gè)操作都必須非常精準。
“操縱員又被稱(chēng)為‘黃金人’，是因為培養一名操縱員的成本大約是和他們體重相當的黃金價(jià)格。”華龍一號模擬機教員曹宇華對記者介紹，每一名操縱員都經(jīng)歷了千錘百煉，平均每人培訓時(shí)間在2-3年，要學(xué)習40多門(mén)課程，小到儀表故障，大到自然災害，能夠熟練應對各種可能發(fā)生的危險，確保核電站運行安全。
今年3月25日，中核集團“華龍一號”示范工程全面建成投運，兩臺機組年發(fā)電能力近200億度，每年減少標準煤消耗約624萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放1632萬(wàn)噸，相當于植樹(shù)造林1.4億棵。“華龍一號已出口巴基斯坦，成為中國的一張名片，能夠滿(mǎn)足當地200萬(wàn)人口的年度生產(chǎn)和生活用電需求。”中國核動(dòng)力研究設計院副院長(cháng)唐傳寶說(shuō)。
玲龍一號——
“小塊頭”有“大作為”
研制出華龍一號后，中國核工業(yè)下一步該怎么走？
一路南下，記者來(lái)到了位于海南島西岸的海南昌江，這里或許能給出答案——全球首個(gè)陸上商用模塊化小型反應堆玲龍一號正在這里建設。
相較華龍一號，玲龍一號更加“小巧玲瓏”，占地面積只有華龍一號的1/3。“除占地面積小之外，玲龍一號的另一個(gè)特點(diǎn)是用途廣。”玲龍一號總設計師宋丹戎對記者介紹，除了發(fā)電，玲龍一號還能滿(mǎn)足多種需求，例如城市供熱、海水淡化、石油開(kāi)采、工業(yè)蒸汽等，適用于園區、海島、礦區、高耗能企業(yè)自備能源等多種場(chǎng)景。
比起大堆，小堆的布局距離居民區、工業(yè)園區更近，這對小堆的安全性提出了更高要求。宋丹戎說(shuō)，為確保玲龍一號的安全性，在設計上采用一體化布置，“大型堆不同設備之間需要用管道連接，一體化布置能夠消除因管道破裂帶來(lái)的風(fēng)險”。
另一方面，玲龍一號的冷卻系統全部為非能動(dòng)。宋丹戎說(shuō)，非能動(dòng)的冷卻系統能夠在不依靠電力的情況下，使核反應堆溫度保持在正常范圍。即使處在反應堆失去供能的極端情況下，也能利用自然規律如重力來(lái)確保反應堆的安全。
除整體設計外，玲龍一號在實(shí)際建設中也堅持高標準。在建設現場(chǎng)，記者登上距地面30多米的玲龍一號最高處，能夠看到半個(gè)手掌寬的安全殼，外表似水泥，實(shí)際是國產(chǎn)特種鋼，能夠抵御較強的外部沖擊。
唐傳寶介紹，2016年，玲龍一號成為全球首個(gè)通過(guò)國際原子能機構安全審查的小型堆，這意味著(zhù)它未來(lái)可向海外出口，為全球能源貢獻中國力量。
站在玲龍一號最高處俯瞰，建設現場(chǎng)一片熱火朝天。塔吊、挖掘機等設備相互配合，建筑工人在核島內外來(lái)回穿梭。正值海南30多℃的高溫，穿著(zhù)厚重勞保服的工人們仍然干勁十足。
“目前，玲龍一號小堆工程常規島擋土墻完成澆筑，順利實(shí)現小堆工程一體化三級里程碑節點(diǎn)目標。”海南核電小堆工程管理科科長(cháng)楊軍華對記者說(shuō)，“各項施工已經(jīng)全面鋪開(kāi)，工程建設進(jìn)展順利，預計如期完工。”
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