第三代核电:从图纸变为现实

    2011年1月18日,在美国华盛顿,中国国家核电技术公司与美国西屋公司决定,将双方的战略合作再续两年。促使两大公司携手的是AP1000——西屋公司设计开发并引以为豪的第三代核电技术,而AP1000首台机组的建设,却是在中国。就在双方签约前20多天,2010年12月27日,浙江三门AP1000核电2号机组CA01模块在核岛中就位,这意味着我国在浙江三门、山东海阳建设的世界首批AP1000三代核电自主化依托项目4台机组在2010年的18个里程碑节点全部完成,工程总体形象进度满足计划要求。

    “第三代先进核电技术在中国正从图纸变为现实。”“国家核电”董事长王炳华这样说。或许,只有亲历这一过程,才能体会出这句话的分量。

    应势而“生”,实现核电“换代”

    成立于2007年的国家核电技术公司,可谓因第三代核电技术而“生”,肩负着引进这一先进技术,通过消化、吸收、再创新,形成中国核电技术自主品牌的重任。

    众所周知,核电与火电、水电为世界三大电力支柱,核能发电目前约占全世界发电总量的16%。纵观世界核电发展的历史,上世纪五六十年代建设的第一代实验性原型核电站证明了核能发电在技术上是可行的,其后发展的第二代核电站证明了其在经济上是可行的。但上世纪七八十年代美国三哩岛核电站和前苏联切尔诺贝利核电站二代核电站发生的严重事故,对世界核电发展带来消极影响。直到核电用户要求文件出台,把设置预防和缓解严重事故作为设计基准,以及能源可持续发展对环境资源的要求,使世界核电发展重获生机。目前,国际上新建核电站,除续建和恢复建设项目外,基本不再采用二代技术。以美国AP1000以及其他有关核电技术为代表的三代核电技术正成为发展主流,同时第四代核能技术研发及各种新概念的核能技术也正在不断涌现。

    在世界大潮面前,核电技术的升级换代,对于中国来说,同样迫在眉睫。

    创新为“本”,勇闯技术难关

    2006年,我国在第三代核电国际招标中,AP1000技术脱颖而出。AP1000采用了非能动安全理念,在发生极限事故时,可以在不需要外界电源的情况下、72小时内不用操纵员干预,有效缓解事故的后果;简化了系统,减少了设备,缩短了工期,安全性、经济性显著提升。

    然而,将新的设计理念转化为工程实践,却是一个巨大的挑战。自主创新已成了“国家核电”解决工程建设难题的重要选择。

    AP1000非能动安全设计理念,在世界上首次采用了钢制安全壳。这个直径达40米的大家伙,厚度却只有40多毫米,其底封头、筒体钢板的典型特征是大尺寸、多曲率、高精度,且采用模压一次成型技术,不仅制造技术属世界性难题,就连其吊装就位的精度,也绝不亚于“绣花”。为此,“国家核电”组织宝钢、鞍钢、上海大西洋焊接材料有限公司、山东核电设备公司和中核建五公司等多家单位,分头攻坚,攻克了诸多技术难题和工艺难关,使我国成为在世界上率先掌握钢制安全壳的材料研制、压制成型、焊接拼装、整体运输吊装等全部工艺这项新技术的国家。

    在AP1000的建设工程中,类似的例子还有很多,中国核电建设的多项新纪录也由此诞生——在世界上率先掌握了AP1000核岛筏基大体积混凝土一次性整体浇注的工艺和技术;率先掌握了模块化建造技术,使土建和设备安装交叉作业成为现实;成功突破AP1000主管道以及关键设备大型锻件制造技术,一举打破国外企业在高端大型铸锻件市场的垄断……

    自主当先,赢得四大突破

    “国家核电”成立仅仅三年多,下属科研设计企业在2010年已经实现营业收入68亿元,利润5.2亿元,在中央科研设计企业中位居前列。但更让“国家核电”人感到自豪的是,通过他们的努力,我国第三代核电技术在自主化的道路上实现了四个新突破:

    科技创新的突破——“国家核电”从参与AP1000依托项目的设计,到自主完成AP1000内陆核电标准设计的初步设计,再到完成重大专项CAP1400示范工程概念设计,三步跨越,见证了我国核电研发设计能力的提升、核电技术创新体系的建立和完善。

    工程建设的突破——AP1000“首堆”4台机组的开工建设,让我国掌握了诸多世界首创技术,实践了一场三代核电“标准化设计、工厂化预制、模块化施工、专业化管理和自主化建设”的新路子。

    国产装备制造的突破——AP1000的引进,令我国相关装备制造企业不仅进入了高端制造领域,由此形成的AP1000三代技术设备供应链体系,也将会成为未来AP1000设备全球供应链中的重要组成部分。

    中国第三代核电产业链发展的突破——通过“国家核电”与国内核电、电力、装备制造企业和科研院所、高等院校的广泛合作,目前,集核电技术研发、设计、制造、建设、运营服务为一体的三代核电产业链正在我国形成,一大批人才已经崭露头角。

    “以AP1000核电站建设为依托,如果能成功完成从技术到产品的转换,将使我们在世界核电新一轮发展潮流中占得先机,并为开发具有自主知识产权的CAP1400核电技术奠定坚实的基础,进而为‘走出去’争得主动权。”王炳华说。

    据悉,CAP1400核电站完成了概念设计并通过国家能源局的评审,已经转入初步设计阶段。（本报记者 吕贤如 邢宇皓）