40年前,面对巨大的技术落差,中国核电人常常被迫放下身段,向外国工程师虚心求教。那时的核电技术人员中流传着一句话:“低头要有勇气,抬头要靠实力。”
2018年10月15日,针对美国政府对中国核电行业的“禁令”,中国核电官方平台平静地表示:“华龙一号属于中国自主化知识产权的三代核电技术,设备国产化率超过85%,进口设备基本没有美国提供的产品,即使有,我们认为也不存在唯一性,所以此次禁令不会对华龙一号的建设产生影响。”
这是一个40年前无法想象的回应。看似云淡风轻的回应,却凸显了中国核电从无到有,从弱到强的发展史,也彰显了一代代中国核电人付出青春,咬牙苦干的奋斗历程。
一个自力更生 一个引进吸收
秦山、大亚湾 双星闪耀
1978年,百废待兴的中国小心翼翼地打开了大门。
这年5月,从来没有出过国的国务院副总理谷牧,带团去西欧五国考察访问。这是新中国成立之后,中央向西方国家派出的第一个政府经济代表团。这支队伍之中,就有时任广东省委书记(当时设有第一书记)、常务副省长的王全国。
在法国考察过核电站后,那不大的设备和拥有的巨大能量,给王全国留下了深刻的印象。紧锁的眉宇间,一个在广东建立核电站的想法油然而生,并且再也挥之不去。
然而,刚刚打开国门的中国不仅缺电,还更缺钱。引进一个核电站的成本在40亿美元左右,但1978年全国的外汇储备总共只有1.67亿美元。怎么办?
王全国充分发挥特区的政策优势,拉上同样电力紧缺的香港中华电力公司,双方共同出资10%,剩下的90%向国外贷款,最后发的电大部分卖给香港,以换取外汇还贷。这一构思巧妙的方案被时人形象地称为“借钱买鸡、借鸡生蛋、卖蛋还钱”。
这个方案一旦通过,大亚湾将成为当时中国最大的吸引外资项目,这也不可避免地引起了许多争议。王全国带领广东的同志反复做工作,甚至说:“如果中央批准了这个项目,我愿意辞去省委书记职务,专干核电站。”
终于,1982年12月,国务院正式决定在广东建设大亚湾核电站,引进法国较为先进的90万千瓦压水堆M310机型,这是中国大陆第一座大型商用核电站。1987年8月,大亚湾核电站一号机组开工建设,1994年5月建成投入商业运行。
然而,伟大事业的道路从来不是一帆风顺的,大亚湾的蓬勃发展,却差点让中国核电事业的另一颗明珠——秦山核电站半途而废。这也多少折射出改革开放的中国在探索中走过的曲折历程。
时任国务院副总理的张爱萍将军,长期从事中国国防科技工业的领导工作,在他的传记《从战争中走来》中,记载了1981年10月的一次国务院常务会议。在那次会议上,由于要引进大亚湾核电站,不少人建议把中国自主设计的秦山核电站项目下马,理由是“技术落后”“功率太小”“避免浪费”。但张爱萍将军坚决不同意,他说:
“大亚湾是引进,秦山是自己干,自己干和引进,并不排斥。即使要引进,自己搞过,谈判时,地位就大不一样了。同时也有利于消化……把鼻子拴在外国人身上,肯定是不行的。”
最终,在张爱萍将军和其他中央领导的大力推动下,1982年8月,国家决定在浙江海盐建设中国大陆第一座核电站秦山核电站。1985年3月秦山核电厂正式开工建设,1994年4月正式投入商业运行。
尽管秦山核电站机组的功率只有30万千瓦,但完全由中国自行设计和建造,设备国产化率达到70%,技术源头正是中国自己的核潜艇。
秦山与大亚湾,是中国核电的“双子星”。一个自力更生,一个引进吸收,两条路线相辅相成、殊途同归,中国核电事业从此起步。中核集团科技委原副主任郑庆云,曾形象地把秦山和大亚湾比作中国核电的“种子、摇篮、老母鸡”。正是分别在这两座核电站的基础上,锻造出了中国核电的两支主力军——中核集团与中广核集团。
一半来自中核 一半来自中广核
华龙一号是怎样炼成的
有了秦山、大亚湾之后,中国核电人走上了“一面向外学,一面练内功”的自我升级之路。
中广核至今仍流传着“黄金人”的故事,说的是当年公司克服各种困难,筹集了1亿法郎,将千挑万选出的100多位年轻人送往欧洲学习,让他们取回现代核电站管理、运营技术的“真经”。由于平均每人花费100万法郎,在当时够买50公斤黄金,因而这批学员被称为“黄金人”。
同时,中核与中广核也分别开建秦山二期和岭澳一期等核电站,对大亚湾的法国核电技术进行消化吸收。中核集团借鉴大亚湾M310三环路反应堆设计,大胆创新,设计出堆功率为60万千瓦的两环路核蒸汽供应系统,至此掌握了二代核电的核心技术。中广核也通过“翻建+改进”策略,实现了对大亚湾技术的吸收。资深核电专家、中核集团计划局原副总工程师温鸿钧后来总结道:“通过这两大工程实践,我国基本具备了二代改进机型产业化发展的条件。”
正是凭借“一面向外学,一面练内功”,中核与中广核在2013年前后,分别开发出了拥有自主知识产权的三代核电技术:ACP1000和ACPR1000+。这两个型号都是百万千瓦级的机组,其技术性能与安全性能早已超越它们当年的老师M310。
然而,虽然两家公司都取得骄人成果,但长期以来中国核电技术路线的不统一,始终是一个问题。国家能源局前局长张国宝就曾表示,多种技术路线使得本来就基础薄弱的中国核电,“技术和人才更加分散了”。在国际上,无论是美国的AP1000、法国的EPR,还是俄罗斯的VVER,都是一个国家一种技术路线,这样有利于减少内耗,促进出口。
于是2013年3月,新任国家能源局局长上任后的一个月,就提出将中核ACP1000和中广核ACPR1000+技术进行融合的设想。并于4月召集双方领导专门召开协调会,商议将两家技术进行合并。
据资深核电专家、中核集团科技委前常委张禄庆回忆,虽然双方都在大亚湾M310技术的基础上发展而来,但两种技术的堆芯、汽轮机、安全系统等多种技术指标都已存在较大差异。以何种方式合作,融合后的各项技术指标分别采用谁家的技术,一度成为双方争论的焦点。
最终,在最大程度结合各自特点优势的基础上,双方于2014年初达成一致意见:以“统一的技术路线,统一的标准,一个华龙、一面旗帜”精神为指导,对外统一使用“华龙一号”的品牌。在技术上,堆芯采用中核“177组燃料组件堆芯”方案,专设安全系统则采用中广核“三个实体隔离的安全系列”方案。
就这样,一半来自中核、一半来自中广核的“华龙一号”诞生了。这是中国唯一具有完整自主知识产权的三代核电品牌。与当前三代主流机型相比,“华龙一号”凭借良好的安全性与超高的性价比,具有明显竞争力。不仅出口到巴基斯坦,也打入了老牌核电强国英国的市场,成为继高铁之后又一张亮丽的“国家名片”。
根据国际惯例,在出口核电站之前,本国内通常应有同一型号的参考电站。“如果国内都不建,凭什么要求人家信任你?” 中国核能行业协会专家委副主任赵成昆对此解释道。如今,出口巴基斯坦和英国项目的参考电站,正分别在福清与防城港有条不紊地建设中,预计2020-2021年投入商用。
一边三代并跑 一边四代领跑
“不会熔毁的反应堆”来了
如果说“华龙一号”担负的任务,是让中国拥有能跟世界主流三代核电技术“并跑”的商业产品,那么由清华大学核研院负责的高温气冷堆(HTR-PM)建设,则意在实现中国核电在第四代核电技术上的“领跑”。
那么与第三代技术相比,第四代核电技术有何特点?
据清华大学核能与新能源研究院院长张作义介绍,作为四代核电技术的高温气冷堆是一种近乎理想的安全的核反应堆,在严重事故下,包括丧失所有冷却能力的情况下,不采取任何人为和机器的干预,依靠材料本身的能力,就能够保证反应堆放射性不会熔毁,不会大量外泄。业内人士将其称为“固有安全性”。
中国在高温气冷堆的研制上走在了发达国家的前面。1995年6月,一台10兆瓦高温气冷实验堆(HTR-10)在清华大学核研院动工兴建,到2000年底成功实现临界,2002年底达到满功率运行。
世界权威杂志《核工程与设计》在2002年专刊社论中指出:“事实上,HTR-10是世界上第一个有理由被称为‘固有安全’的反应堆。因此,这是第四代反应堆的第一个——它不仅存在于纸上,而且存在于现实中。”2012年12月9日,山东荣成石岛湾高温堆示范工程开工建设。
与“华龙一号”“国和一号”(CAP14000)等三代核电自主品牌“引进消化吸收再创新”的发展路径不同,高温气冷堆是名副其实的“中国创造”。张作义指出:
“关于第四代核能技术,国际上美国、德国、日本、俄罗斯都做了大量的研究,但只做到方案研究,而我们国家是世界上第一个实际建造电站的。我们没有‘洋拐棍’,没有外国人现成的东西可以引进消化吸收的,没有,都是自己独立克服。”
张作义回忆,福布斯杂志在2016年11月发表的评论文章说,中国关于高温气冷堆的报告“获得了全场持久的掌声,响起了只有在足球场上才能听到的喝彩声”。
2018年10月31日,由哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司承建的蒸汽发生器通过出厂验收,标志着高温气冷堆示范工程关键设备的研发制造难题已全面攻克。对此,哈电重装党委书记、董事长王守革自豪地说:“这台高温气冷堆核电蒸汽发生器的研制成功,从设计、材料、工艺各个环节都实现了完全的自主创新,为我国核电在‘一带一路’中顺利走出去开辟了一条全新道路,可以完全不受人制约。”
前中国核建党组书记、董事长王寿君表示,目前,中国已经系统掌握核电高温气冷堆全部技术,95%以上的设备可以实现国产化,在国际上处于领先地位。据中央电视台9月的报道,荣成高温气冷堆示范工程计划于2019年底前后建成发电。