1997年的一個(gè)午后，距離四川成都百余公里的山坳中，一棟兩層辦公樓里回蕩著(zhù)激烈爭論的聲音，二十幾名科研人員在此討論著(zhù)中國自主百萬(wàn)千瓦級核電方案的主要技術(shù)參數。他們也許很難想象，彼時(shí)種下的“種子”，在二十余年后開(kāi)花結果，化身為“華龍一號”，這一我國具有自主知識產(chǎn)權的第三代核電技術(shù)成果。

　　按照計劃，“華龍一號”全球首堆示范工程——中核集團福清核電5號機組將于近期進(jìn)行不裝核燃料的冷態(tài)功能試驗，即所謂的“冷試”，這是對機組性能的第一次全面考驗。來(lái)自中國核動(dòng)力研究設計院的專(zhuān)家日前接受了《經(jīng)濟參考報》記者的獨家專(zhuān)訪(fǎng)，揭示了“華龍一號”背后的“成龍”之路。

圖為2019年1月31日航拍的中核集團福清核電5號機組（左）和6號機組（右）。記者　薛晨　攝

　　挺直腰桿　“華龍一號”完全“中國芯”

　　20世紀90年代初，我國自行設計、建造和運行管理的第一座30萬(wàn)千瓦壓水堆核電站——秦山核電站投入運營(yíng)。上文所述的1997年的那次討論發(fā)生時(shí)，秦山核電站的二期主體工程正在建設，工程設計裝機容量為兩臺65萬(wàn)千瓦壓水堆核電機組。

　　“華龍一號”副總設計師、核反應堆及一回路系統總設計師劉昌文參與了那次討論，“雖然秦山二期還在建設，但那時(shí)大家已經(jīng)在討論，什么時(shí)候中國能有自己的百萬(wàn)千瓦核電機組?！眲⒉幕貞浾f(shuō)。

　　在核電站中，核燃料在反應堆內發(fā)生反應放出核能，產(chǎn)生蒸汽驅動(dòng)汽輪機，帶動(dòng)與汽輪機同軸的發(fā)電機發(fā)電，實(shí)現核能到熱能再到電能的熱量轉換。其中的核燃料就好像一大把插在筷子籠里的筷子，這些“筷子”的數量以及排列方式，是一個(gè)核電機型最核心最重要的特征之一。

　　在國外的“121堆芯”“157堆芯”等技術(shù)的基礎上，1997年的那次討論創(chuàng )新性地提出了“177堆芯”的概念。雖然此后基于這一概念的核電機型經(jīng)歷了參研單位調整、技術(shù)要求變化、技術(shù)方案優(yōu)化等歷程，但直到“華龍一號”，“177堆芯”這一核心特征仍然未變，這一設計不僅可使核電機組的發(fā)電功率得到5%至10%的提升，同時(shí)也降低了堆芯內的功率密度，提高了核電站的安全性。

　　“華龍一號”的另一個(gè)重要特點(diǎn)就是采用了“能動(dòng)＋非能動(dòng)”的安全系統設計。所謂“能動(dòng)”，即靠電來(lái)驅動(dòng)安全系統，保障核電站運行，但如果在極端情況下，核電站斷電了，這時(shí)“非能動(dòng)”就能派上用場(chǎng)，依靠重力、溫差和壓縮空氣等自然力來(lái)驅動(dòng)安全系統，通過(guò)蒸發(fā)、冷凝、對流、自然循環(huán)等自然過(guò)程來(lái)帶走熱量。

　　據了解，國際上眾多核電型號中，有的強調“能動(dòng)”，給安全系統做“加法”，增加冗余，有的型號則強調“非能動(dòng)”?！叭A龍一號”融合了兩者，既有“能動(dòng)”的成熟穩定，也有“非能動(dòng)”在喪失電源情況下的獨特優(yōu)勢。

　　“除了‘177堆芯’和‘能動(dòng)+非能動(dòng)’，‘華龍一號’還有一個(gè)重要特點(diǎn)，它是我國具有完全自主知識產(chǎn)權的核電型號，共獲得七百余件專(zhuān)利和一百余項軟件著(zhù)作權，覆蓋了設計技術(shù)、專(zhuān)用設計軟件、燃料技術(shù)、運行維護技術(shù)等眾多領(lǐng)域。中國核電人可以挺直腰桿，送‘華龍一號’出海?！眲⒉恼f(shuō)。

　　“硬懟”偏見(jiàn)　不眠不休攻堅核心技術(shù)

　　行走在福清核電5號機組的核島內部，三個(gè)20米高的巨大白色圓柱體裝置分外顯眼，它們的學(xué)名叫“蒸汽發(fā)生器”，是核電站的主設備之一。

　　蒸汽發(fā)生器地處核電站一回路系統與外部的“兩省交界”，堆芯產(chǎn)生的高溫高放射性的水流淌在蒸汽發(fā)生器內部的傳熱管中，這些水在此將外部沒(méi)有放射性的水加熱，產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)而發(fā)電，它又被稱(chēng)為“核電之肺”，只是與人體不同，在這個(gè)“肺”中交換的是熱量。

　　蒸汽發(fā)生器結構復雜，內部零件超過(guò)一萬(wàn)個(gè)，價(jià)格昂貴，動(dòng)輒就上億元人民幣，以往大型核電站的蒸汽發(fā)生器的設計技術(shù)及知識產(chǎn)權掌握在美國、法國的少數幾家設計公司手中。

　　在“華龍一號”的設計早期，相關(guān)方面曾經(jīng)跟外國的公司談，打算購買(mǎi)他們的三代核電蒸汽發(fā)生器技術(shù)，對方有錢(qián)賺自然樂(lè )見(jiàn)其成。然而，協(xié)議中有一個(gè)條款始終談不下來(lái)。對方堅持，將來(lái)使用了這種蒸汽發(fā)生器技術(shù)的核電技術(shù)如果要出口，必須經(jīng)過(guò)其同意。

　　“相當于我購買(mǎi)了你的輪胎來(lái)造汽車(chē)，我賣(mài)車(chē)的時(shí)候還必須通過(guò)你同意？”劉昌文回憶起當時(shí)的境況仍然難掩氣憤。

　　中國核動(dòng)力研究設計院此后自籌資金，組建攻關(guān)團隊，從事蒸汽發(fā)生器設計研究近30年的專(zhuān)家張富源擔任攻關(guān)組組長(cháng)兼專(zhuān)家組組長(cháng)。

　　研制蒸汽發(fā)生器，需要合適的蒸汽來(lái)測試設備性能，據張富源回憶，當時(shí)在河南南陽(yáng)油田找到符合條件的蒸汽后，為了利用好寶貴的用汽“窗口”時(shí)間，實(shí)驗連續進(jìn)行，科研人員常常需要24小時(shí)守在野外冰天雪地的試驗現場(chǎng)，啃饅頭、泡方便面更是常事。

　　結構設計、知識產(chǎn)權、性能驗證、軟件設計、關(guān)鍵材料國產(chǎn)化、制造技術(shù)國產(chǎn)化等技術(shù)難關(guān)被連續攻克，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)生器問(wèn)世，相比之下，美國、法國制造首臺三代核電蒸汽發(fā)生器的時(shí)間用了將近40個(gè)月。與此同時(shí)，與國外三代核電蒸汽發(fā)生器相比，ZH-65型蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽壓力更高、蒸汽濕度更低、經(jīng)濟性更好。

　　蒸汽發(fā)生器只是一個(gè)縮影，先進(jìn)堆芯測量系統、核燃料組件包殼材料……不再被“卡脖子”的故事在“華龍一號”的身上比比皆是。

　　驟遇“天災”　好事多磨精益求精

　　技術(shù)上的難題，終究可以解決。但“華龍一號”前進(jìn)的過(guò)程并非一帆風(fēng)順，也曾因外界的不可抗力，踩過(guò)急剎車(chē)。

　　2011年2月28日，“華龍一號”的前身——CP1000開(kāi)始進(jìn)行安全審查，順利結束后，在3月8日準備開(kāi)始現場(chǎng)負挖。然而，3月11日，日本東北部和關(guān)東首都圈發(fā)生里氏9級強震，并引發(fā)海嘯，日本福島第一核電站發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏事故。受其影響，我國暫停審批核電項目包括開(kāi)展前期工作的項目，同時(shí)，全面審查在建核電站，切實(shí)排查安全隱患，確保絕對安全。

　　“想起來(lái)都心酸，‘華龍一號’真是好事多磨?！眲⒉恼f(shuō)，“就好像婚禮上迎親的隊伍已經(jīng)出去了，突然這婚不結了。對一些技術(shù)人員來(lái)說(shuō)打擊很大，畢竟從1997年開(kāi)始，十余年的辛苦工作，戛然而止。但是喝悶酒也解決不了問(wèn)題，大家就相互打氣，相互鼓勵，對標世界上最先進(jìn)的技術(shù)和最嚴格的標準，改進(jìn)我們的‘華龍一號’?！?/p>

　　此后科研人員對“華龍一號”進(jìn)行了一系列安全升級。比如通過(guò)技術(shù)改進(jìn)延長(cháng)反應堆操縱員不干預的時(shí)間，最長(cháng)可以達到72小時(shí)。如果出現事故，通過(guò)系統自身的作用能夠讓反應堆處在一個(gè)安全狀態(tài)，避免人為操作失誤。另外還增加了移動(dòng)消防水泵、移動(dòng)柴油發(fā)電機等應急設施。

　　“華龍一號”可以抵御目前已出現過(guò)的所有臺風(fēng)級別，可以抵御9級烈度的地震以及商用大型飛機的外部撞擊。另外，福清核電站三面環(huán)海，但都是淺海，排水設施完備，可及時(shí)排水、排洪，從選址的角度已經(jīng)充分考慮到海嘯影響的問(wèn)題。

　　2015年5月7日，　“華龍一號”示范工程——中核集團福清5號核電機組正式開(kāi)工建設，工期規劃了62個(gè)月。直到今天，其建設進(jìn)度都是滿(mǎn)足各個(gè)時(shí)間節點(diǎn)的要求的，“首堆必拖延”的核電魔咒沒(méi)有出現。

　　按照計劃，“華龍一號”首堆將于近期進(jìn)行不裝核燃料的冷態(tài)功能試驗，即所謂的“冷試”，這是對機組性能的第一次全面考驗，而后便是熱態(tài)功能試驗，如果一切順利，年底就能裝入核燃料，預計2020年投入商運。

　　“‘華龍一號’遇到的困難太多了，就像爬山，”劉昌文笑著(zhù)說(shuō)，“爬到山頂上回頭一看，才發(fā)現爬了這么高，還真的不容易，但過(guò)程中只是一門(mén)心思不斷前進(jìn)?！?/p>

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