百萬(wàn)千瓦級：第三代核電的“中國品牌”

4月19日，來(lái)自中國核能行業(yè)協(xié)會(huì )、國家核安全局、國家能源局等單位的近40名行業(yè)專(zhuān)家，對中核集團自主開(kāi)發(fā)的“中國品牌”百萬(wàn)千瓦級核電——ACP1000做出權威鑒定：技術(shù)和安全指標達到了國際上三代核電機組的同等水平，設計、建造能夠完全實(shí)現自主化。

自主開(kāi)發(fā)百萬(wàn)千瓦級核電，是核工業(yè)人的夢(mèng)想，如今“中國品牌”終于呼之欲出。

“沒(méi)有自己的核電技術(shù)，只能算核電大國，不能算核電強國。作為我國完全擁有自主知識產(chǎn)權的三代百萬(wàn)千瓦級核電，ACP1000是個(gè)重要標志。”中核集團核動(dòng)力事業(yè)部副主任程慧平對記者說(shuō)。

曲折而漫長(cháng)的自主創(chuàng )新路

“核工業(yè)屬于高科技領(lǐng)域，它接觸世界前沿技術(shù)，需要持續不斷的創(chuàng )新；核工業(yè)又是保守決策領(lǐng)域，在安全和政治的雙重約束下容不得‘萬(wàn)一’。在創(chuàng )新的同時(shí)，論證風(fēng)險、解決風(fēng)險也就成為與其并重的工作，核工業(yè)的自主創(chuàng )新難度可想而知。”談到十多年的研發(fā)歷程，程慧平感慨良多。

1997年，在中核集團核動(dòng)力院老基地辦公樓的一間小屋里，十幾位技術(shù)人員圍繞“157堆芯擴容到177堆芯”，熱烈地討論著(zhù)百萬(wàn)千瓦級核電站方案的主參數。

核反應堆是核電站的“心臟”，提出改變核反應堆堆芯容量的方案，就意味著(zhù)要開(kāi)發(fā)出真正屬于中國自己的核電堆型。這就是CNP1000誕生的源頭。

可是，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員擔憂(yōu)的是由此引發(fā)的反應堆的理論設計、結構設計、配套系統安全分析等問(wèn)題。當時(shí)，我國自主設計的第一座商用核電站——秦山二期核電站還在建造。國內唯一一座已經(jīng)運行的自主設計的核電站只有30萬(wàn)千瓦的秦山核電站，國內核電還處于起步階段，核電設計、建造經(jīng)驗不足，對于自身技術(shù)水平，技術(shù)人員并沒(méi)有十足的自信。

1999年，經(jīng)過(guò)兩年的努力，總體方案出爐。中國百萬(wàn)千瓦核電站的自主創(chuàng )新之路，起步比較順利，但之后卻經(jīng)歷了走走停停漫長(cháng)的十年。十年中，由于國外核電技術(shù)的引進(jìn)，我國核電的自主研發(fā)陷入了低潮。

2009年，百萬(wàn)千瓦核電站的研發(fā)再次起航，這時(shí)它被重新命名為CP1000。2011年3月完全具備從實(shí)驗到工程的所有條件。

正當大家期待成為現實(shí)時(shí)，2011年3月11日福島核事故發(fā)生了。3月16日，“國四條”出臺，所有在建核電項目被暫停，全國乃至全球核電面臨著(zhù)大調整。

百萬(wàn)千瓦級核電站的研發(fā)何去何從？中核集團決定重新布局，消化吸收國家引進(jìn)的三代核電技術(shù)，借鑒國際先進(jìn)核電技術(shù)的先進(jìn)理念，充分考慮福島核事故后最新的經(jīng)驗反饋，按照國際最先進(jìn)法規的標準要求，開(kāi)始自主設計。

“十多年的自主創(chuàng )新之路，經(jīng)歷了諸多‘從無(wú)到有’的突破，相當曲折，前方的路布滿(mǎn)荊棘，我們依舊選擇最初的那份堅守，在堅守中不斷壯大、提高自己的技術(shù)水平，更加自信地推動(dòng)我們的夢(mèng)想向現實(shí)加速前行。”ACP1000總設計師邢繼如此表述這段曲折的夢(mèng)想之路。

三大特色搶占技術(shù)制高點(diǎn)

ACP1000被視為中核集團占領(lǐng)核電技術(shù)制高點(diǎn)的重要標志性工程,具有三大技術(shù)特色：177堆芯、單堆布置、雙層安全殼。

堆芯是整個(gè)核電站的核心所在。ACP1000反應堆堆芯采用的是177盒燃料組件方案，這一技術(shù)可使發(fā)電功率提高5%—10%，在提高經(jīng)濟性的同時(shí)降低了堆芯內的功率密度，提高了核電站的安全性。單堆布置讓ACP1000在廠(chǎng)址選擇、電力需求、投資成本等條件上更具靈活性和適應性；雙層安全殼可以抵御大型商用飛機的撞擊。

安全是核電發(fā)展的生命線(xiàn)，ACP1000在設計上有著(zhù)非常嚴格的掌控。

“核電站一旦發(fā)生事故，以往要求操縱員10分鐘之內必須進(jìn)行干預。為了給操縱員留出更多時(shí)間，并減少人為因素對核電廠(chǎng)運行的影響，ACP1000在設計中將干預時(shí)間延長(cháng)到了30分鐘。”中國核動(dòng)力研究設計院ACP1000項目總設計師劉昌文說(shuō)。

研發(fā)中，類(lèi)似這樣的例子還有很多。相比現有核電技術(shù)，ACP1000更先進(jìn)、更安全的重要標志是應用了先進(jìn)的“能動(dòng)與非能動(dòng)相結合”的安全設計理念，其中包括采用能動(dòng)與非能動(dòng)相結合的蒸汽發(fā)生器二次側余熱導出、能動(dòng)與非能動(dòng)相結合的安全殼熱量導出、能動(dòng)與非能動(dòng)相結合的堆芯熔融物冷卻等。

設備國產(chǎn)化率超過(guò)85%

“核電是知識密集型產(chǎn)業(yè)，發(fā)展核電可以帶動(dòng)一大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)提高我國核工業(yè)的綜合實(shí)力和國際競爭力。”邢繼說(shuō)，這也是ACP1000研發(fā)的意義所在。

目前，全國設備廠(chǎng)、各大高校廣泛參與到ACP1000的研發(fā)中，如中核集團聯(lián)合哈爾濱工程大學(xué)共同研發(fā)的非能動(dòng)全殼熱量導出系統；聯(lián)合北京核儀器廠(chǎng)共同研制堆芯中子通量測量裝置；聯(lián)合中國一重等重型設備廠(chǎng)一起攻關(guān)主設備制造；采用南陽(yáng)油田蒸汽設施驗證蒸汽發(fā)生器冷水分離裝置的性能……

“目前中核集團已完成ACP1000初步安全分析報告、初步設計，正在開(kāi)展施工設計，具備今年年底開(kāi)工條件。”中核集團副總經(jīng)理呂華祥表示，首堆目標工程設備國產(chǎn)化率大于85%，有利于加快推動(dòng)國內裝備制造水平的提高和進(jìn)一步降低工程造價(jià)。

在推進(jìn)國內ACP1000核電工程的同時(shí)，中核集團還積極實(shí)施“走出去”戰略，大力加強核電出口項目的組織協(xié)調。