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核电已成中国新名片

导读: “华龙一号”有多牛?它拥有双层安全壳,达到世界最高安全标准;可以抵御类似商用大飞机撞击的意外攻击,也可抵御相当于日本福岛核事故的地震震级。 如今,“一带一路”沿线已有40多个“华龙一号”核技术应用国家。

核电已成中国新名片

邢继

在福建省福清市三山镇, “华龙一号”全球首堆示范工程正在加紧建设,一个直径50米的巨型圆柱体正拔地而起。这是中国唯一具有完全自主知识产权的三代核电项目。今年1月28日,“华龙一号”建造的核电机组——福清核电5号机组成功完成压力容器吊装。压力容器安装就位就意味安装核心部件的全面开始,预计到2020年就可以建成发电。这也让我国成了继美国、法国、俄罗斯之后又一个具有自主三代核电技术的国家。

“华龙一号”有多牛?它拥有双层安全壳,达到世界最高安全标准;可以抵御类似商用大飞机撞击的意外攻击,也可抵御相当于日本福岛核事故的地震震级。 如今,“一带一路”沿线已有40多个“华龙一号”核技术应用国家。

在接受本报记者采访时,中国核电工程有限公司副总经理、“华龙一号”总设计师邢继用“十年磨一剑”来形容中国百万千瓦核电站的自主创新之路。他说,核电已经成为中国的新名片。

邢继身形偏瘦,戴着无框眼镜,看起来斯斯文文,说起话来也轻声细语。单看外表可能不会想到,眼前这个文质彬彬、书生模样的人,就是中国核电走向世界的领航者。

“关键在于自主化”

虽然是个工科工程师,但邢继身上却有一股文艺范。上高中时,他一直想报考美术专业,渴望将来当一个建筑师。但在父亲的建议下,他还是报考了哈尔滨船舶工程学院。

但在邢继内心深处,还是对建筑设计念念不忘。不管是出差还是工作,只要有相关的美术展和建筑设计展,他都会抽空去看看。直到现在,他还是没有放弃自己画画的爱好。除了画画,他还喜欢爬山,摄影和游泳,是个兴趣广泛的多面手。

“刚来时这里还是一个土堆呢,现在项目厂房已经初具规模。”自从项目开工以来,邢继基本上每个月都会到工地上来看看进展。有时,他长达半年也见不到家人。“搞核电就是这样,哪里有项目,就必须扎根哪里。”说起自己的老本行,邢继来了兴趣,“‘华龙一号’的反应堆厂房高72米,直径是48米;外层安全壳厚1.8米,可以抵御巨大的外力冲击;内层安全壳也有一米厚,采用的是预应力的混凝土结构。”邢继告诉记者,所谓预应力结构,就是在施工过程中提前给安全壳施加一个应力,采用预应力钢索把它拉紧以后,相当于把整个安全壳箍住。即便发生核事故,反应堆内部产生的放射性物质会被包容在安全壳内,不会发生泄漏。

2003年,中核集团启动CNP1000型核电站的研制,而CNP1000正是“华龙一号”的前身。2007年4月,中核集团将CNP1000更名为CP1000。在接手CP1000之前,邢继刚刚参与设计了岭澳二期核电站的设计,在这个项目中,邢继积累了大量自主设计核电站的经验。但他也意识到,中国核电能否走出去,关键在于三点:软件、燃料和关键设备的自主化。因此在接手“华龙一号”时,邢继就提出自主设计堆芯、改变核反应堆堆芯容量的方案。“如果你只能用别人的燃料,你就要受制于人。我们有了自己的核燃料,这个意义是非常巨大的。”

被迫停下的脚步

正当万众瞩目,我国百万千瓦级核电站即将落地时,2011年3月11日,日本福岛核电站发生核泄漏,国际上多国对核电站运营采取了更为谨慎的态度,这使得即将上马的CP1000工程停下了脚步。

“当时CP1000就要上马了,但福岛核事故让所有的工作都按下了暂停键。”邢继表示,福岛核事故无疑是对所有核电人的巨大打击。

这是邢继从事科研30年间最为艰难的一段时光。福岛核事故发生后,全世界对核电站的安全都空前关注,并且到处弥漫着“核电安全焦虑”。紧接着国家出台政策,要求中国新建核电站要符合国际上最先进的标准和安全要求,只有完全满足最先进的第三代压水堆核电技术要求才能建设。

彼时的邢继只能用“好事多磨”来宽慰团队成员,但他心里清楚,所有的压力其实都在他肩上扛着。“其实最大的困难不是技术问题,而是国际核电发展技术要求的不断调整对技术人员所带来的压力。”

那段时间,邢继脑海里想的都是如何让中国的核电站最安全。他每天睡觉、吃饭、走路都在想,压力大到他有时甚至整夜无法入睡。

作为核电站的总设计师,多年来,邢继的作息规律与一般人很不同,他没有白天和黑夜的概念。通常到了凌晨三四点,他还在图纸上写写画画。因为长期的工作压力和强度,邢继落下了头疼的毛病。有时候感觉头疼难忍,他会直接在桌子上趴一会儿,为此还曾把眼镜给压坏。因为这个事情,他光是眼镜就换了好几副。

福岛核事故无疑是对所有核电人的一个打击。但它也让邢继对自己的技术更加有信心了。他说,福岛核事故所遇到的一些问题,都在他们的安全分析之列。从安全性能上来说,CP1000属于准三代技术,也已经具备了一套非能动的安全系统,完全可以抵御类似福岛核电站所遭遇的核事故。“福岛核电站相当于给了我们一个镜子,对中国核电的发展其实是一个促进。”

攻克国际最高安全标准

福岛核事故后,国际上要求三代核电要满足0.3g(高于常规8级)抗震能力的设计。而“华龙一号”要满足这一要求,意味着设计方案将再度变更,这对于邢继而言,相当于前面所做的工作基本上都要推倒重来。

但自主核电站设计是复杂系统工程,涉及几百个系统,光设计图纸就有几万张,每更改一个数据可谓“牵一发而动全身”,意味着整个系统参数都得重新修正。比如,CP1000其中一项设计——事故后操纵员不干预时间由10分钟延长到30分钟。面对这个要求时,课题组对各种假想事故的薄弱环节进行清理、讨论、确认,并提出改进措施和进行理论计算。中核集团的技术人员在一年多的攻关过程中,提出了各种可能的解决方案——“如何使核反应堆在事故过程中得到有效冷却”“如何使蒸汽发生器的补水既要足够又不能过多”等,他们进行了一百多种方案的理论计算,终于顺利攻关。

非能动安全系统需要在反应堆厂房里设置将近3000立方米的冷却塔。而核电厂房里的每个部件,小到连一颗螺丝钉都经过了精密计算,要想把这么多水放进去,几乎成了不可能实现的难题。那段时间,邢继天天没日没夜工作。“有时天亮了,听到外面有人说话,才意识到,一个通宵又过去了。”计算、推演,模拟试验,在经历了无数次调整后,最终将非能动系统安装在安全壳内部。

“安全壳的设计是用于阻止融化的反应堆进一步穿透的装置,我们称为第三道安全屏障,也是最后一道安全屏障。如果发生核泄漏事故,只要安全壳是完整的,那么它可以有效地包容核辐射产生的放射性物质,这样就不会影响到环境。”

邢继告诉记者,核电站遵循的一个安全标准,叫“纵深防御”,就好比打仗一样,第一道防线失守以后,还有第二道防线、第三道防线。“华龙一号”提出能动和非能动相结合的安全设计理念,设计了双层安全壳,安全标准达到了国际三代核电技术的先进水平。一旦发生事故,能够确保堆芯安全,带出堆芯热量,并通过电力驱动等方式循环,达到冷却效果。即便在电源等动力源丧失时,依靠自然循环也可以让堆芯冷却。

“像福岛核电站这样的情况,我们叫做SBU工况,就是说,丧失了全部的电源,在这种情况下如何能从反应堆中把余热带走。于是我们针对这个情况进行设计,‘华龙一号’就有了一个能动与非能动相结合的安全系统。也就是说,即便是遇到福岛核电站类似的情况,我们完全可以应对。”

“已经准备好走出去了”

在工作中,邢继向来沉稳。“搞科研的人,一定要坐得起冷板凳,有些事情急不来。”但说起“华龙一号”,他还是难掩兴奋。“华龙一号”如今已代表我国落户巴基斯坦,并被英国、阿根廷等国家接受。“华龙一号”核电技术由此成为我国在国际舞台上的新名片,并随着“一带一路”倡议的推进而享誉全球。在邢继眼中,这个项目就好像是怀胎十月的孩子一样珍贵。

在邢继看来,自主知识产权的核心内容是关键部件的自主制造,包括压力容器、主循环泵、蒸汽发生器、稳压器以及主回路管道等。“华龙一号”采用世界最高安全和技术标准,也让他和团队尝到了甜头。

核电是技术密集型产业,一个堆芯可以带动整个产业链的出口,卖出一个反应堆核电站、后续服务、燃料供应等一系列后续出口都跟着起来了,从而带动整个核电经济的转型,使我国跻身国际核电第一阵容。“华龙一号”由于采用了177组堆芯,相比国内其他核电机组发电功率提高5%~10%,同时也降低了堆芯功率密度,大大提高了安全性。这是邢继团队用了10年的时间才试验论证完成的。

如今,“一带一路”沿线有40多个“华龙一号”核技术应用国家。预计到2030年,这些国家的核电机组将会达到100台。“华龙一号”有望在其中占到20%-30%的市场份额。目前,中核集团正在与英国、法国、罗马尼亚等20多个国家开展核电和核工业合作。“中国核电走出去,我们已经准备好了。” 邢继对此自信满满。

长期专注于钻研核电技术,邢继一年中大部分时间都在出差。对于家人,他有太多的愧疚,儿子参加高考那年,他原本答应要陪儿子在考场外参加高考,但临到考试前却又因为有工作而不得不“爽约”。邢继说,在他的心中,一直有一个核电强国梦。这也让他永远在技术创新的路上停不下来。(来源:广州日报 记者:肖欢欢

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