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您的位置:中国核电信息网 > 国内核讯 > 中国核电如何发展才是正途?高铁已经给出了答案
 

    近日,中俄两国又签署了一个大合同:4座VVER核电机组,1座示范快堆合作项目。合同中的四台核电机组,两台是连云港田湾核电站的7/8号机组,另两台则是徐大堡核电站的3/4号机组。值得注意的是,徐大堡核电站原计划6台机组均选用美国AP1000核电机组,这其中的变化可以说是中国引进和发展三代核电技术的缩影。

俄罗斯VVER核电机组早在上世纪90年代就已经在中国落地,田湾核电站1-4号机组均是VVER系列,具体型号是稍老一些的AS-91型(V-428)和AS-91改进型(V-428M)。按照民用核反应堆代数划分,这四座核电站属于“二代加”,意为使用第三代反应堆安全技术的第二代反应堆。这次签署的四台新机组,则是VVER系列核电机组中的最新型号,VVER-1200(V-491),属于真正的第三代民用核反应堆。

    连云港田湾核电站1/2号机组,属于VVER系列AS-91型

至此,世界上主要的第三代民用核电机组技术都已经来到中国,包括此次签署的俄罗斯VVER-1200,法国的EPR,美国的AP1000都在中国落地生根。除了这些引进的三代核电技术,中国还以二代国产堆CNP1000和ACP1000为基础,吸收AP1000和EPR的思路和经验,研发出了自主知识产权的“华龙一号”。同时根据AP1000的引进协议,中国以其为基础研发了具有自主知识产权的CAP1400。

    首次引进三代堆技术

时间回到2004年,出于核电发展安全上的需要,国务院决定引进世界先进的核电技术,与发展高铁时的思路类似:用市场来换技术。当时并没有在一开始就决定要引进第三代核电技术。21世纪初,国内有相当一部分人认为,在原先的二代核电基础上,加强安全技术的“二代加”是当时最好的核电技术。在此情况下,6位对三代核电技术发展有深入了解的专家联名给中央写信,表示中国要大规模发展核电,应采用最先进和最安全的三代技术,写信的6人被戏称为“核电六君子”。
 
 

    AP1000核电机组结构图

最后中央决定,明确引进第三代核电技术,同时还给出了引进的条件:在购买4台依托三代核电技术的机组后,该技术将转让给中国,之后中国在这个技术基础上在创新,形成自主的先进核电技术。这四台分别位于浙江三门和山东海阳的核电站总招标规模高达80亿美元,被称为“世纪大单”。

2004年9月,“中国第三代核电技术依托项目招标”开始,美国的AP1000,法国的EPR和俄罗斯的VVER-1200核电技术参与竞标。俄罗斯首先因为技术原因出局,具体的引进谈判在法国阿海珐和美国西屋公司之间进行。经过2年漫长的招标,西屋公司的AP1000最终中标。
中标之后是中方与西屋公司漫长而又艰辛的商务谈判,最后定下来的具体合作方案如下:

土建安装由中方负责,为吸取模块化施工经验,中方同意聘请一批美方专家,组建联合项目管理机构。

设备供应方面,中方只采购2套主设备(反应堆压力容器、蒸汽发生器等),其余2套由中方按照美方转让的技术在中国制造,美国提供技术支持。而4台反应堆的辅助设备全部按美方提出的技术要求,由中方制造和采购。

设计工作方面,中方派出技术人员参加,合计180万人小时,调试工作由中方牵头,并提供绝大部分设备。

同时最关键的部分,西屋同意中方以AP1000技术基础,研发自己的非能动大型压水堆,功率超过135万千万的情况下,中方拥有自主知识产权,可以对第三国出口。但如果是对美国和日本出口,则必须是与西屋公司合作出口。该条款的最后产物即是目前的CAP1400型“大型先进压水堆核电站”。

单纯以达成的方案来看,引进AP1000对中国核电发展来说应当是一件好事,不仅能获得先进的设计方案,还能锻炼出一支三代反应堆的建设队伍。2007年12月31日,引进协议正式启动,西屋公司给中方运来了重达20吨的技术资料和260个软件包。

根据原计划,这四台引进的百万千瓦级核电机组到2015年就要并网发电,而以此为基础开发的CAP1400机组也计划在2017年并网发电。
  
    外来的和尚,却念不好经

然而这款先进的非能动先进核反应堆的建设进展却一拖再拖,原计划2015年就并网发电,直到2018年4月25日,三门核电站1号机组才获得装料许可,并于当月29日完成装料,后续工作顺利的话,将于今年11月投入商业运营。

究其主要原因,首先是西屋公司长久以来缺乏民用核反应堆的实际建造经验,因此在设计上只考虑了工艺的先进性而忽视了实际工程施工环节,导致反应堆建设难度过大,为了解决施工问题,西屋方面不断地临时修改设计。同时,美国EMD公司负责提供的主泵存在着严重的“难产”情况。2016年交付之后的耐久性测试中,主泵又出现裂纹。

    AP1000的非能动安全设计

在中国首批4台三代核电竞标中落败的法国EPR核电机组于AP1000中标的次年,也就是2007年被引进国内,一方面是为了照顾中法关系,一方面则是中国三代核电技术的发展并不能因为首批机组中标“最先进”技术而放弃多线发展原则。

这两台EPR机组的建设地点位于广东台山,台山1号机组与三门1号机组一样都在2009年开工。建设过程中同样遭遇了工期延误的问题,原定于去年下半年投入商业运行的台山1号机组也是在今年4月才获得装料许可,并计划本月(6月)进行首次临界。值得注意的是,相比AP1000的一百万千瓦发电功率,台山1号机组的单机容量高达一百七十五万千瓦,投产后将是全球单机功率最大的核电机组。

    台山核电站1/2号机组,单机功率世界最大

根据公开报道,导致中国EPR机组延期的主要原因是反应堆压力容器不合规格。国家国防科技工业局核应急安全司司长、国家核事故应急办公室副主任姚斌说,法国安全局在监测时发现法国EPR机组压力容器顶盖部分指标在检测过程中与设计不符,因此中国国家核电部门高度重视,等法国安全局拿出结论以后再对之进行检测,中国的EPR机组再进行深入分析和检测,最后确保没有安全问题的情况下,才继续推进。

无论是代表世界最先进设计理念的AP1000,还是大力出奇迹的EPR,在中国落地之后都出现了严重的工期拖延情况,建设成本也因此大幅上升。

华龙一号和CAP1400的诞生:自立根生才是正道

在引进AP1000的过程中,中国两大核电集团,中核(中国核工业集团公司)和中广核(中国广东核电集团有限公司)都不愿意作为技术引进的主体承担单位。原因是中核和中广核在从法国引进的第二代核电机组M310的基础上,分别开发出了具备自主知识产权的第三代核电机组ACP1000和ACPR1000+。为了自己的新堆型,两大集团都投入了巨大的资源。

任何一家来承担AP1000的工作,那么前期的工作都将前功尽弃。也因此国家专门成立了国家核电技术有限公司来负责AP1000的引进和国产化工作,AP1000的国产化升级版CAP1400则是由上海核工程研究设计院作为技术主体责任方承担研发设计工作。同时中核和中广核两大集团分别持有10%的“国核技”股份。

    
    华龙一号吊装穹顶

而且庆幸的是,两大核电集团自主研发的三代核电机组并没有因为AP1000的引进而夭折,却反而因为AP1000遭遇的各种挫折和延误,促进了两家核电技术的发展,加之两大核电集团能接触到“国核技”所拥有的所有AP1000技术资料,由此最终融合出了“华龙一号”。

为满足我国核电“走出去”战略和自身发展需要,2013年4月25日,中国国家能源局主持召开了自主创新三代核电技术合作协调会,中广核和中核同意在前期两集团分别研发的ACPR1000+和ACP1000的基础上,联合开发“华龙一号”。
  
    2015年5月7日,由中核集团建设的“华龙一号”示范工程福清5/6号机组开工建设。同年12月24日,中广核负责建设的两台“华龙一号”核电机组在广西防城港开工建设。值得注意的是,在全世界范围内的三代堆建设过程中,工期延误是普遍现象,而“华龙一号”目前在建四台机组,还未出现过重大节点延误的情况,甚至福清5号机组有进度过快的现象。

在技术路线上,“华龙一号”充分展现了其后发优势:法国EPR的双层安全壳设计,美国AP1000的熔堆工况下核燃料堆内保留,俄罗斯VVER的二次侧非能动余热排出技术等安全技术都被融合到了“华龙一号”上。

作为中国核电技术对外输出的标杆性项目,“华龙一号”从一开始就立足于国际市场的拓展,在中核集团负责建设的福清5号机组开工次年(2016年),巴基斯坦引进的2座华龙一号机组:卡拉奇K-2/K-3机组也顺利开工。

    巴基斯坦首台华龙一号机组建设工地

2015年10月21日,在国家主席习近平和时任英国首相卡梅伦的见证下,中广核与法国电力集团签署了英国新建核电项目一揽子合作协议,其中布拉德维尔B(BRB)项目将采用“华龙一号”技术,并以广西防城港核电二期为参考电站。这也是中国第一次向发达国家出口整套核电机组。

2017年5月17日,在中国国家主席习近平与阿根廷总统马克里共同见证下,中核集团董事长王寿君与阿根廷核电公司总裁塞莫罗尼在北京人民大会堂签署了关于阿根廷第四座和第五座核电站的总合同。这两台机组分别是一台70万千瓦CANDU-6型重水堆核电机组,和一台“华龙一号”压水堆核电机组。

AP1000从开工到今年首次投料,历经10年光阴,而上海核工院从08年接下以AP1000为研发CAP1400核电型号,也是10年过去。也正是“得亏”了AP1000的进展缓慢,在其首台核电机组尚未商业运营,形成标杆化作用之前,CAP1400已经于今年上半年正式开工,目前处于土建状态。
 
    打破格局,国产优先

而此次徐大堡3/4号机组从原计划的AP1000堆型改用俄罗斯VVER-1200这一举措释放出一个重要的讯号:原先已经规划使用了AP1000堆型的机组,仍然有改变规划,使用其他堆型的选择余地。笔者认为,徐大堡3/4号机组突破规划,选用俄罗斯VVER-1200,主要是因为VVER-1200造价相对较低,经济效益比较好,同时采购俄罗斯核电机组,还有一定的政治意义在其中。

那么既然徐大堡3/4号机组能放弃AP1000,改用VVER-1200,其他同样选用了AP1000堆型的机组,比如徐大堡5/6号机组,或是其他暂时规划了AP1000,因为三门首堆进度问题而迟迟未开工的核电站,一样可以考虑更换堆型选型,更多的选用“华龙一号”和CAP1400这样中方具有自主知识产权的型号。无论是军用战斗机,还是现在给人民群众出行带来巨大便利的高铁,两者的发展都用过引进吸收再研发走出了一条康庄大道,核电事业,也应当走在这条道上。

 
 
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