封面新闻记者边雪
首堆建设周期68.7个月,全球唯一按计划建成的三代核电;示范工程斩获国家优质工程金奖;两台机组WANO(世界核电运营者协会)综合指数满分、发电近650亿度、安全运行突破1000天、连续两年“零非停”……这一组组亮眼的数据,是国家名片“华龙一号”全球首堆开工建设十周年,交出的“成绩单”。
十年砺剑,“华龙一号”刷新了全球核电行业标杆的同时,更以中国智慧和中国质量向世界证明:中国核电已从“跟跑者”跃升为“领跑者”。福清核电有关负责人告诉封面新闻记者:“优异的运营业绩意味着华龙一号生产运营绩效在全球范围表现卓越,达到了国际先进水平,意味着我国核电技术水平和综合实力跻身世界第一方阵,这正是我国三代核电技术践行中国标准、展现中国方案的生动体现。”
起源
华龙一号的技术起源要从1996年说起,在位于四川的九〇九基地深处,一个苍翠掩映的院子里,时任核动力院副院长的张森如召集了20多名科研人员,探讨中国核电未来的发展方向。彼时,我国的秦山二期核电站功率仅为65万千瓦,放眼国际,百万千瓦核电机组必将成为主流,不想被淘汰,就得向这个目标发起挑战。
这当然是个挑战,百万千瓦级,意味着从堆芯布置开始就要“从头来过”。法国的百万千瓦核电机组装填了157组燃料组件,称为“157堆芯”,张森如一开始就明确:“我们既然要搞自己的百万千瓦反应堆,就不能再用法国人的堆芯,一定要跟他们不一样!”到底应该放多少组燃料?177?193?241?每一个数字背后都承载着日夜不休的讨论、计算、验算,还得统筹经济性与安全性,经常是一组数据刚被认可,又被另一组数据推翻,不远处,青衣江水驮伏着这座小院里不眠人的叹息,于石滩中打了一个鼓劲的漩儿,又头也不回地流去……
1997年初,方案定了,采用177堆芯,核动力院给它起了个名字,叫“CNP1000”。它是我国三代核电区别于国外技术的最主要特点,这种设计在国外通用的157组堆芯基础上每边增加5组元件,4边共增加20组元件,使得堆芯换料周期由通常的12个月延长至18个月,将电厂可利用率提高至90%以上。1999年,中核集团组织召开了一个“100万千瓦级核电机组概念设计专家论证会”,正式把CNP1000推向全国。
失之交臂
世间事,遗憾才是常态。
21世纪初期,国家批准了三门和方家山两个厂址用于百万千瓦核电站的建设。张森如信心满满,要带着CNP1000大展拳脚,然而,由于与合作方在系统技术方案上始终未达成共识拖延了时间,二代改进型“157堆芯”与美国新三代技术AP1000乘势而上占了先机,再往后,法国的EPR机型也在广东台山落脚,CNP1000怎么用,仍然悬而未决。
在这样的状况下,带着不甘,张森如到了退休的年纪,他手中的旗杆交给了一名叫吴琳的中青年专家。
2009年,中核集团为了保存自主核电技术的果实,部署再做一个百万千瓦核电技术,CNP1000正式更名为CP1000,以福清5、6号为依托项目。“对于自主核电的发展而言,CP1000的攻关对我们来说极为迫切,压力很大”,吴琳被委以重任,全面负责整个项目的管理。以吴琳为代表的科研人员夙兴夜寐,奋战在一线,仅用一年时间就通过了国内42名核电领域顶级专家评审,国家核安全局同意给CP1000批准建设项目。
2011年3月8日,吴琳从成都赶到福清,看着眼前排列整齐的挖掘机,他知道张森如未能完成的梦想就要实现了。
然而三天后,等到的又是折戟的消息——日本福岛发生里氏9级大地震,全球核行业发生重大转折,中国的“核电进行曲”更是被画上了大大的休止符,所有已开工的项目停工检查,未开工的不再开工。
事情发生后,核动力院举行了一次内部讨论会,据吴琳的回忆,每个人都面色凝重,更有一位技术人员难忍心中悲切,发言时失声痛哭,一时间场内个个抹泪,司马青衫尚不能敌。
重启
即便情况已经颇为艰难,吴琳仍没有放弃,他不断汇集各个层面的声音,向上呼吁,经过一年多的奔走,终于,在2012年,他们等来了《核电安全规划(2011-2020年)》和《核电中长期发展规划(2011-2020年)》两份文件,明确了“恢复正常建设,提高准入门槛”。
不过这一次,挑战也随之升级。中核集团将CP1000变更为ACP1000(即后来华龙一号采用的核电堆型),要求“达到全球最高安全标准”。
科研工作不怕难,只怕没有方向。那一阵子,研发团队的所有人心里都憋着一口气,没日没夜地对标,把美国、法国、俄罗斯、日本等国的核电技术标准吃了个透,最终整合出了ACP1000的主要技术特征:177堆芯、单堆布置、能动与非能动结合的安全设计理念等等。仅2012年一年,核动力院就华龙一号核电关键技术提出的专利申请就达到228件。
2013年,国际原子能机构的专家们给出了这样一条书面结论:ACP1000在设计上满足国际原子能机构关于先进核电技术最新设计安全要求和标准,在成熟技术和详细的试验验证基础上进行的创新设计成熟可靠。这几乎是国际原子能机构针对全球各种具体反应堆型号给出过的最高评价了。次年,国家能源局正式批复,同意福清5、6号机组采用华龙一号技术方案。2020年11月,华龙一号全球首堆——福清5核电5号机组首次并网成功,打破了首堆必拖的“世界魔咒”,工程建设周期、安全性、经济性得到有效保障。这意味着,华龙一号,成了,覆盖设计、燃料、设备、建造、运行、维护等领域的,能独立出口的我国完全自主的第三代核电技术,成了!
升级
在华龙一号投入建设后,中核集团对华龙一号技术进行了一次大融合、大升级。
为什么要这么做?
这是国家基于核能行业发展的统一部署,有利于中国核电技术更好地走出去。“核电始终是一个以市场需求为导向的产品”,核动力院华龙一号批量化总设计师崔怀明告诉封面新闻记者,如此一来,既保证了产品的顶层一致性,有利于携手走出去,又能展开良性竞争,促进大家的积极性。相较于华龙一号示范工程,批量化工程进一步开展了设计优化和改进,包括反应堆功率提升、燃料管理策略改进等重要方面。
2018年,核动力院的华龙一号批量化设计方案全面完成,并于2019年获得了国务院的核准后开工建设。“我们的对手,将来自全世界”,尽管世界范围内的核电竞争愈发激烈,崔怀明对华龙一号批量化工程仍充满信心,经济性、安全性的提升,都是“走出去”的绝对优势。
一个简单的例子,批量化工程反应堆功率提升了4.4%。不要小看这个数字,要知道,一台华龙一号机组每天的上网电价收入接近1000万元,也就是说,这个看似小小的提升,能让每台机组每天增加40余万元的收入。此外,华龙一号福清5、6号机组的首循环长度(即首次换料周期)只有336天,为了提升经济性,华龙一号批量化工程首台机组漳州1号达到了442天,运维成本降低,机组整体效率也得以提高。
2025年1月1日0时17分,十年又十年,依然是在东海畔,漳州核电1号机组投入商业运行,以全新的身姿正式向世界问好。站在新起点上,随着“华龙+”技术持续优化和批量化建设提速,这张“国家名片”必将为全球能源低碳转型注入更多中国动力,书写人类和平利用核能的新篇章。