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中国核电初创的20年

——电话采访中国核电资深专家张禄庆(上)

    今年恰逢我国实行改革开放战略决策40周年。正是在这40年中我国核电从零的突破发展到如今成为世界核电大国。这段历程跌宕起伏、激动人心、耐人寻味。为此我们特地电话采访了中核集团科技委前常委、核电资深专家张禄庆,请他结合亲身经历对我国核电的发展历程谈点体会,并对今后我国核电的进一步发展提出建议。下文根据电话采访记录予以整理,现发表如下,以飨网友。

    以下采访中国核电信息网简称为“核信网”,“张”即是张禄庆专家。

    核信网:张老您好。今年恰逢我国实行改革开放战略决策40周年。正是在这40年中我国核电从零的突破发展到如今成为世界核电大国。今天想请您结合亲身经历对我国核电的发展历程谈点体会,并对今后我国核电的进一步发展提出建议。

  张:这个题目挺大,而且有些问题可能还没有好好总结,只能结合我自已的亲身经历,讲一讲我的粗浅看法,很可能是管中窥豹,而且也只是讲了冰山一角。我可以保证我讲的都是真话,事实都符合历史真相,以便给读者真实的原貌。但我的观点不强加于人,可以讨论。

一、周恩来总理拉开了我国核电发展的序幕

    核信网:有老同志提出说中国核电建设开始的年代要比改革开放早一些,对此您是怎么看的?

    张:可能大家也知道上个世纪七十年代周恩来总理就高瞻远瞩,从能源发展战略的高度认为要解决上海市和华东地区的能源短缺问题,根本出路在于要采用核能发电。1970年2月8日,当时的上海市委开会传达了周总理的上述指示,并研究了工作部署,将首座核电工程定名为“728工程”。所以我也赞同是周恩来总理拉开了我国核电发展的序幕。1971年9月9日,周总理主持会议听取“728工程”准备工作的汇报,会上提出不同堆型方案的熔盐堆派和压水堆派又发生了激烈的争论。对我国当时第一代核潜艇进展了如指掌的周总理在详细听取了双方观点后,提出要实事求是,不管什么堆,没有把握就不要轻易上,最终会议决定“728工程”采用压水堆堆型,并在此基础上进一步开展初步设计及后续工作。但是由于当时的政治和经济形势,我国核电发展其实在华东地区也没有落实到具体的工程行动上。直到1978年中国实施改革开放政策以后中国核电建设的基础设施建设才真正予以落实。

二、为核电发展增添的基础设施建设

    核信网:谢谢张老的解释,这样大家就很清楚了。那么从1978年国家实施改革开放到我国大陆第一座秦山核电厂1985年开工建设中间又隔了好几年的时间,这期间政府有关部门又做了哪些准备工作呢?

    张:众所周知,核电是一种综合性高科技工程,要使其安全高效的发展,国家必须做大量的基础设施性准备工作。除了在研制两弹一艇建立起来的核工业体系以外,还必须为核电的发展增加重要的基础设施建设。我认为其中有三件大事值得关注。

  1)、国家确认了回龙观会议的成果,我国核电发展坚持走压水堆技术路线

1983年3月,按国务院要求,由国家计委和国家科委联合召开了“我国发展核电的技术政策论证会”,即回龙观会议,共有100多名各方面的代表参加了会议。会议主要成果如下:①充分肯定了我国发展核电的必要性;②确定了我国核电发展走压水堆技术路线,主要采用百万千瓦大型压水堆核电机组技术;③确定了技贸结合,成套引进与自主研发相结合的技术发展途径。会后国务院采纳了回龙观会议的结论,决定我国核电发展采用压水堆技术路线,并始终得到了坚持。我国和世界核电30多年发展的具体实践证明这种决策是完全正确的。

2)、成立国家核安全局,建立和健全与国际接轨的核安全监管体系

1984年我国加入了国际原子能机构,随后即开始筹备成立国家核安全局。为了与国际接轨,高起点开展我国核安全监管工作,我国决定整套引进国际原子能机构颁布的关于核电厂设计、建造、运行等方面的核安全法规、导则、标准和实用范例,并且派员到美国核管会考察学习先进的管理经验,使得我们从一开始就有一个与国际接轨的核安全监管的文件体系。在上述基础上,我国陆续颁布了关于核电安全方面的法规、条例和导则等文件,使得我国从核电起步阶段就有了高水平的核安全监管保证。

    3)、对标美国INPO,成立我国核动力运行研究所

核电厂运维技术是核电技术体系中不可缺少的组成部分。当时我国核电由核工业部负责管理。核工业部党组根据美国核电界在三厘岛核事故后专门成立核电厂运行研究院(INPO),从而有效提高了美国核电厂运行水平的的先进经验,决定对两家科研院所的任务分工进行战略调整:将武汉105所承担的大部分核设备研发设计任务等转移到中国核动力研究设计院,更名为核动力运行研究所,成为我国专门从事军用核动力装置核电运维技术研发、提供技术支持和服务的科研单位,下设核电厂在役检查中心、仿真研究中心、质量保证中心、运行研究和评估中心,以及设备研究设计室。为了充实该所的技术实力,将中国核动力研究设计院的在役检查室及从国外进口的压力容器检查机划归核动力运行研究所,并拨付30万美元为该所新购两套先进的蒸汽发生器传热管涡流检查设备。该所从成立后立即参与了秦山核电厂和大亚湾核电厂的相关建设工作:1989年,为秦山核电厂研制出我国首台核电厂操纵员培训原理模拟机,1990年完成了秦山核电厂全部役前检查工作;1991年完成了大亚湾核电厂蒸汽发生器传热管和核岛相关设备的役前检查;该所还派遣了一批同志到秦山和大亚湾工程建设现场参加质量保证和质量控制工作。根据上级要求,该所从秦山核电厂开始就一直承担了我国商用核电厂反应堆操纵员和高级操纵员申领执照的试卷出题和考试管理工作。该所还在国内首先开展了核电厂运行操纵人员心理素质测评研究,并开展了30多批次的设计测评。这项研究有助于减少运行操纵人员可能发生的人因故障,有利于提高核电厂的运行安全。

为了更好更快的承担起我国核电运行技术支持工作,该所充分利用改革开放的良好环境从国外合作伙伴引进先进技术并成立合资公司,初步稳固了该所在核电厂仿真、在役检查和运行评估等方面的地位。在30多年持续不断的对核电厂提供技术支持服务实践中,通过对引进技术的消化吸收再创新,特别是近10年来该所提出以我为主、创新发展,研发实力和技术服务水平有了极大的提高:目前已具备同时承担三台机组十年大修、四台机组年度换料检查的在役检查能力;在核工业机器人技术、特种检查技术、数字化仪控验证技术及信息安全等也取得了长足的进步,例如该所独立自主创新研发的AP1000核电机组在役检查技术和设备,包括能进入蒸汽发生器下封头,对蒸汽发生器下封头与倒挂在下面的屏蔽泵间的连接焊缝进行自动定位、自动检查的遥控检查装置已经在三门核电厂役前检查中得到圆满使用。该所已经具备对按照美、法、加、俄国的标准规范建设的机组实施在役检查的实力,这在国际核电界也属罕见。其仿真研究中心具备按照业主的要求提供各种类型的培训模拟机和工程仿真机研制的能力,能同时进行四台全范围模拟机的研制、六台全范围模拟机改造的能力。在秦山核电厂蒸汽发生器设计修改、性能提升过程中,该所的设备研究设计室作出了突出的贡献,在本世纪初中核集团开展的CNP1000自主化设计过程中,该所设计的百万千瓦压水堆蒸汽发生器荣获国防科工委科技进步一等奖。综上所说,该所在蒸汽发生器、在役检查、仿真研究和运行性能评估、运行人员申领执照考试服务等方面技术水平已达到国际领先。此外,该所多年来还承担了“三局一会”(国家核安全局、国家原子能机构、国家能源局和核能行业协会)各自相关的国家和专业分支年度报告的编写和技术支持工作。

据中国核电董事长陈桦透露,中国核电拟进一步拓展核电运行研究的业务范围,成立核电运行研究院与美国INPO等机构共同搭建国际核电界运行技术研究的交流平台,以便适应我国核电进一步发展的形势,扩大与国际同行的交流。

三、秦山和大亚湾核电厂工程起步

    核信网:中国核电是从秦山核电厂和大亚湾核电厂工程建设开始起步的,张老您能简单介绍一下这两大工程各自的特点和所起的作用吗?

    张:好的。粉碎四人帮以后,根据对国际上战争与和平未来环境的重新判断,党中央于1981年决定中国核工业进行由完全为军服务向保军转民的战略转型,开始第二次创业。根据我国在两弹一艇研制过程中建立的技术基础,核电显然是保军转民的主力产品,而且核电还可以带动整个核工业产业链的全面发展。在以张爱萍为首的国防科委和国防工办的大力推动下,国家决定在浙江海盐建设我国大陆第一座秦山核电厂。建造这台30万千瓦原型堆机组的目的是:通过其实际建设和运行,掌握核电厂建设和运行的客观规律,做到既知其然又知其所以然,并总结“四个自主”(自主设计、自主制造、自主建设、自主运行)的经验,为核电今后的发展打下良好基础。1985年3月20日,秦山核电厂正式开工建设。核工业部从部内各个单位抽调了一批精兵强将到秦山工作,成立了以赵宏副部长和欧阳宇总师为首的行政和技术领导核心,具体设计工作由上海核工程研究设计院负责。由于当时秦山核电厂操纵人员全范围培训模拟机尚在研制当中,核工业部专门拨出重金将秦山核电厂反应堆操纵员全部送往西班牙核电厂操纵员培训中心接受培训,接着又去斯洛文尼亚的一座核电厂实习培训。全体参战人员奋力拼搏,克服了无数困难险阻,终于在1991年的12月15日该机组首次并网发电,实现了我国大陆核电零的突破,结束了我国大陆无核电的历史。秦山核电厂设备国产化率达到了70%,一直是作为商用核电厂投入运行和进行性能评估的。该型机组已成功在巴基斯坦建造了四台,运行业绩良好。这座被誉为“国之光荣”的原型堆机组,荣获国家科技进步特等奖,欧阳宇总师被授予中国工程院院士称号。现在秦山核电厂正为申请延寿运行做准备工作,继续为我国核电的发展趟路。

在改革开放初期,我国当时并不具备建造大型压水堆核电厂的技术,更缺乏相关资金,所以国家决定在广东成立一家中外合资的核电股份有限公司,即广东核电合营有限公司(GNPJVC),作为业主负责当是我国最大的吸引外资项目大亚湾核电厂的建设。该座核电厂采用法国较为先进的90万千瓦压水堆M310机型,全部利用外资,按照西方商用核电厂的建造管理模式进行建设,是一个不交钥匙的交钥匙工程。一批有实际工作经验、外文基础较好的科技人员从核工业部和电力部门抽调到大亚湾核电厂工作。所有的行政和技术管理部门均由外方负责,中方技术人员在各个部门都作为副手参与,以便更深入全面的掌握核电厂行政和技术管理。大亚湾一号机组于1987年8月7日开工建设到1994年1月建成投入商业运行。

通过这两座核电厂的建设,使我们对核电厂的建设和运行的客观规律有了较为深刻的认识。大亚湾核电厂采用的西方商用核电厂的经营管理先进经验,例如业主公司股份制、核电项目法人负责制、商务合同招投标制、核电建设质量保证体系和工程建设监理制等,从秦山核电二期建设开始就得到了实施,并发挥了很好的作用。在这两座核电厂建设过程成长起来的技术骨干不仅在后续机组的建设中发挥了重要作用,而且其中的大部分人都已经成长为现在中国核电行业各个层级的掌门人或部门领导。

四、“九五”计划期间适当发展核电,八台核电机组开工建设

    1)、“九五”期间制定的方针是适当发展核电

    核信网:尽管当时秦山和大亚湾核电厂的建设不断向前推进,但是电力部门仍有一些人对我国核电发展心存疑虑,张老您能就此简单谈谈您的看法吗?

    张:这些人的主要担心是:核电技术复杂、建造工期长、核安全要求严格,出事就通天,事件处理程序麻烦,弄不好就会拖延工期。大亚湾机组比投资高达2000美元/千瓦,近乎于天文数字,他主要是靠向香港输电,才能偿还这40亿美元的外债。其它地方建设的核电厂没有这样的优惠条件怎么偿还外债呢?虽然秦山核电厂的造价比大亚湾要低很多,但是仍然比火电要高出不少,所以核电的经济性难以和火电水电相比。自主建设的秦山核电厂的功率太小,什么时候才能成气候呢?这些议论似乎也影响了高层决策,所以“九五”期间的电力生产方针是“因地制宜,水火并举,适当发展核电”。由于核电是适当发展,缺乏定量概念,所以第一台核电机组开工建设20年内国家都没有制定核电发展中长期规划。然而对这种质疑,核电界的普遍共识是:由于核电运行会在反应堆产生大量的放射性,必须采取切实的安全措施,确保核电厂运行不会对周围环境和公众造成不可接受的影响。因此核安全监管极其严格,这是核电界必须尽到的责任。只要出现不符合项就必须认真处理,坚决纠正,做到安全第一,质量第一。核电在我国进一步发展的必要性依然存在,在东南沿海地区解决电力短缺问题只有靠核电才有出路。随着改革开放的进一步发展,沿海地区的外贸提升很快,应该不难解决国外贷款的返还,经济发达的东南沿海地区电价承受能力也将有所提高,核电自主化能力的提升及经济性的改善只有通过更多的核电建设项目的开工才能逐步得到实现。

  核信网:张老,“九五”期间一共开工建设了8台核电机组。您能对这些机组的建设情况做一些介绍吗?

    张:“九五”期间一共开工建设的8台核电机组是:秦山二期、岭澳一期、秦山三期和田湾一期各两台机组。

2)、“以我为主、中外合作”的建设模式,使得秦山二期核电厂自主化程度更上一层楼

早以列入国民经济计划中的秦山二期的建设也出现了向好的转折。我国第一代核潜艇首任总设计师彭士禄,从大亚湾筹备领导工作调任为核电秦山联营公司的董事长。彭总极力推行西方先进核电国家里商用核电厂建设中盛行的法人代表负责制、招投标制和建设监理制。在秦山二期建设的总体设计、核岛设计和常规岛设计承包商选取上,彭总极力推行招投标制,结果有20多年压水堆核动力装置设计和检修经验的中国核动力研究设计院团队脱颖而出,在秦山二期核岛设计的招标过程中得到评标组专家的更多青睐,得以成功中标。我觉得这是我国核工业军转民、实现军民融合过程中一件具有里程碑意义的大事。中国核动力研究设计院从此从单纯为军服务的科研单位名正言顺的进入了核电设计行列,为该院参与国民经济建设和提升军用核动力技术注入了新的活力,同时也提高了科技人员经济收入,稳定了远在山沟里工作的军工科研人员的军心。

秦山二期于1996年6月2日开工建设,由核二院负责总体设计,中国核动力研究设计院负责核岛设计,常规岛仍和秦山一期一样,由华东电力设计院负责,在“以我为主、中外合作”的方针指引下,中国核动力研究设计院借鉴大亚湾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,燃料组件与大亚湾相同,采用法国技术转让后在中国生产的压水堆通用的17x17,12英尺长的燃料组件,堆芯组件数从大亚湾的157盒减为121盒,因此堆内构件和反应堆压力容器尺寸都有较大变化,特别是控制棒驱动机构采用了该院自主研发的系统装置。为此中国核动力研究设计院开展了大量的理论计算和大型台架试验。这些重要的设计改动也得到了法国专家咨询组的支持,机组调试阶段的实验结果和后面的商业运行都证明这些创新是完全成功的。尤其是利用了当时国外核电设备制造的低潮时间,取得了向国外重大设备订货方面的有利条件,使得秦山二期保持着迄今为止的比投资最低记录。秦山二期1号机组于2002年4月建成投产。秦山二期的建设在四个自主化方面又取得了长足的进步,也被授予国家科技进步特等奖,总设计师叶奇蓁荣获中国工程院院士。

    3)、岭澳一期两台机组按照大亚湾技术“翻版加改进”开工建设

大亚湾核电厂两台机组的成功运行大大增强了广东省进一步发展核电的决心,所以在岭澳续建四台大亚湾同类型的核电机组的要求非常迫切,并得到了高层领导的同意,在“九五”期间先开展岭澳一期两台百万千瓦机组的建设。此外国务院还对大亚湾地区的核电建设特批了依核养核、滚动发展的特殊政策,使得这家新型核电企业如虎添翼,相比之下更增加了背着历史遗留的“小社会”沉重包袱开始第二次创业的中核集团的经济压力。

岭澳一期1号机组于1997年5月开工建设,采用对大亚湾技术“翻版加改进”方针,重大改进主要是实现项目管理自主化、土建安装自主化、调试和生产准备自主化、部分设计自主化、部分设备国产化,但是核岛设计仍由法方承担,核岛主要设备及汽轮发电机组均与大亚湾核电厂一样,从国外采购。岭澳一期1号机组于2002年5月建成投产。由于有大亚湾两台机组建造成功的经验可以借鉴,岭澳核电厂建设的三大控制执行的比较好,建造工期比预期缩短了数十天,总投资也比预期的要少,国产化率比大亚湾核电厂有较大的提高。在建成后的设计运行中取得了很好的业绩。和大亚湾核电厂不同,首任厂长就由中国人担任。曾连续13年没有出现过非计划停堆。其核岛工程荣获了国家建筑工程的最高奖——鲁班奖。

在保证核电厂供应方面,“九五”期间,从法国技术转让建设的反应堆燃料组件生产线,在四川宜宾812厂顺利投产。从俄罗斯引进的离心机生产一、二期工程也顺利投产。这些都大大推进了我国核电燃料生产的自主化和国产化进程,促进了我国铀浓缩技术从扩散法向离心法的更新换代。

4)、买容量解决电荒,引进两台70万千瓦加拿大重水堆机组

为了更快的扭转华东沿海地区电力供应短缺的局面,国家决定采用买容量的方式引进两台70万千瓦的加拿大CANDU6型重水堆核电机组,在秦山地区建设秦山第三核电厂,加拿大重水堆的主要特点是:核燃料直接使用天然铀,不需要拥有铀浓缩技术;燃料组件制造技术较为简单,对大型承压设备制造的要求低;可以在运行期间不停堆换料等。但反应堆冷却剂需采用难以获得且价值昂贵的重水、运行20多年后要进行一次更换压力管的停堆大修,时间甚至要达到一年以上。首台机组于1998年6月开工,业主单位狠抓工程建设的三大控制,1号机组于2002年12月建成投产,比预定工期缩短了112天,创造了世界上33台重水堆机组建造周期最短的记录。这项迄今为止中加两国之间最大的商务合同项目也改变了我国在北美洲的外交格局。用当时的中国驻加大使的话,这个项目可以至少稳定中加关系15年。

5)、互通有无,加强能源合作,田湾核电厂开工建设两台106万千瓦先进的俄罗斯VVER-91机组

为了加强与俄罗斯在能源方面的合作,中方决定从俄罗斯引进两台VVER-91型压水堆机组在江苏省连云港建设田湾核电厂。这种机型的主要特点是:功率高达106万千瓦、采用制造技术相对简单但性能优良的卧式蒸汽发生器、采用先进的数字化仪控系统、采用堆芯捕集器(core catcher )和双层安全壳来预防和缓解核电厂严重事故的后果。首台机组于1999年年底开工建设,以便进一步解决华东地区的能源短缺问题,于2007年5月投入商业运行。

虽然这后面4台机组都是国外引进的,但是只是为了解决买容量的问题,并不涉及技术路线。为了保证这些机组核燃料的自主供应,在国内建立了各自的燃料组件生产线。
 
    核信网:谢谢张老的介绍和点评,使我们对这前20年初创阶段有了一个比较清楚的了解。您能就这个阶段对我国核电后面的发展起到的作用作一个简短的总结吗?

    张:可以,试试看!

    五、上述6座核电厂11台机组的建成或开工建设,为我国核电的进一步发展打下了较好的基础

通过从秦山一期到田湾一期共11台核电机组的成功建设,在核电建设和四个自主化方面取得了长足的进步:我国已具备了自主设计30、60万千瓦级压水堆核电站设计的能力,在外方专家的咨询支持下,我们也可以完成百万千瓦级二代压水堆核电机组的设计;在设备制造方面,设备国产化能力有了长足的进步,通过改革开放后良好的国际商业环境,一些短期还不能实现国产化的设备都能够在多家核电设备供应商中进行选择;在工程建设方面,核电土建安装承包商从严格执行质量保证体系摸爬滚打的痛苦过程中不断总结经验、吸取教训,适应了核电建设的高标准、高质量的国际要求,工程建设的三大控制逐步走向正轨,并取得了显著的效果;投产机组的运行业绩良好,从未发生过国际核事件分级表二级以上的事件。在核燃料循环方面,目前已建立了较为完整的供应保障体系,为核电站安全稳定运行提供了可靠的保障,可以满足目前已投运核电站的燃料需求。因此,我国已经具备了在新的二十一世纪积极发展核电的基本条件。

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