中國核電站自主創新之路
6月中俄兩國又簽署了一個大合同:4座VVER核電機組,1座示范快堆合作項目。合同中的四臺核電機組,兩臺是連云港田灣核電站的7、8號機組,另兩臺則是徐大堡核電站的3、4號機組。值得注意的是,徐大堡核電站原計劃6臺機組均選用美國AP1000核電機組,這其中的變化可以說是中國引進和發展三代核電技術的縮影。
俄羅斯VVER核電機組早在上世紀90年代就已經在中國落地,田灣核電站1~4號機組均是VVER系列,具體型號是稍老一些的AS-91型(V-428)和AS-91改進型(V-428M)。按照民用核反應堆代數劃分,這四座核電站屬于“二代加”,意為使用第三代反應堆安全技術的第二代反應堆。這次簽署的四臺新機組,則是VVER系列核電機組中的最新型號,VVER-1200(V-491),屬于真正的第三代民用核反應堆。
至此,世界上主要的第三代民用核電機組技術都已經來到中國,包括此次簽署的俄羅斯VVER1200,法國的EPR,美國的AP1000都在中國落地生根。除了這些引進的三代核電技術,中國還以二代國產堆CNP1000和ACP1000為基礎,吸收AP1000和EPR的思路和經驗,研發出了自主知識產權的“華龍一號”。同時根據AP1000的引進協議,中國以其為基礎研發了具有自主知識產權的CAP1400。
首次引進三代堆技術
時間回到2004年,出于核電發展安全上的需要,國務院決定引進世界先進的核電技術,與發展高鐵時的思路類似:用市場來換技術。當時并沒有在一開始就決定要引進第三代核電技術。21世紀初,國內有相當一部分人認為,在原先的二代核電基礎上,加強安全技術的“二代加”是當時最好的核電技術。在此情況下,6位對三代核電技術發展有深入了解的專家聯名給中央寫信,表示中國要大規模發展核電,應采用最先進和最安全的三代技術,寫信的6人被戲稱為“核電六君子”。
最后中央決定,明確引進第三代核電技術,同時還給出了引進的條件:在購買4臺依托三代核電技術的機組后,該技術將轉讓給中國,之后中國在這個技術基礎上在創新,形成自主的先進核電技術。這四臺分別位于浙江三門和山東海陽的核電站總招標規模高達80億美元,被稱為“世紀大單”。
2004年9月,“中國第三代核電技術依托項目招標”開始,美國的AP1000,法國的EPR和俄羅斯的VVER-1200核電技術參與競標。俄羅斯首先因為技術原因出局,具體的引進談判在法國阿海琺和美國西屋公司之間進行。經過2年漫長的招標,西屋公司的AP1000最終中標。
中標之后是中方與西屋公司漫長面艱辛的商務談判,最后定下來的具體合作方案如下:
土建安裝由中方負責,為吸取模塊化施工經驗,中方同意聘請一批美方專家,組建聯合項目管理機構。
設備供應方面,中方只采購2套主設備(反應堆壓力容器、蒸汽發生器等),其余2套由中方按照美方轉讓的技術在中國制造,美國提供技術支持。而4臺反應堆的輔助設備全部按美方提出的技術要求,由中方制造和采購。
設計工作方面,中方派出技術人員參加,合計180萬人小時,調試工作由中方牽頭,并提供絕大部分設備。
同時最關鍵的部分,西屋同意中方以AP1000技術基礎,研發自己的非能動大型壓水堆,功率超過135萬千瓦的情況下,中方擁有自主知識產權,可以對第三國出口。但如果是對美國和日本出口,則必須是與西屋公司合作出口。該條款的最后產物即是目前的CAP1400型“大型先進壓水堆核電站”。單純以達成的方案來看,引進AP1000對中國核電發展來說應當是一件好事,不僅能獲得先進的設計方案,還能鍛煉出一支三代反應堆的建設隊伍。2007年12月31日,引進協議正式啟動,西屋公司給中方運來了重達20噸的技術資料和260個軟件包。
根據原計劃,這四臺引進的百萬千瓦級核電機組到2015年就要并網發電,而以此為基礎開發的CAP1400機組也計劃在2017年并網發電。
外來的和尚,卻念不好經
然而這款先進的非能動先進核反應堆的建設進展卻一拖再拖,原計劃2015年就并網發電,直到2018年4月25日,三門核電站1號機組才獲得裝料許可,并于當月29日完成裝料,后續工作順利的話,將于今年11月投入商業運營。
究其主要原因,首先是西屋公司長久以來缺乏民用核反應堆的實際建造經驗,因此在設計上只考慮了工藝的先進性而忽視了實際工程施工環節,導致反應堆建設難度過大,為了解決施工問題,西屋方面不斷地臨時修改設計。同時,美國EMD公司負責提供的主泵存在著嚴重的“難產”情況。2016年交付之后的耐久性測試中,主泵又出現裂紋。
在中國首批4臺三代核電競標中落敗的法國EPR核電機組于AP1000中標的次年,也就是2007年被引進國內,一方面是為了照顧中法關系,一方面則是中國三代核電技術的發展并不能因為首批機組中標“最先進”技術而放棄多線發展原則。
這兩臺EPR機組的建設地點位于廣東臺山,臺山1號機組與三門1號機組一樣都在2009年開工。建設過程中同樣遭遇了工期延誤的問題,原定于去年下半年投入商業運行的臺山1號機組也是在今年4月才獲得裝料許可,6月6日首次臨界。值得注意的是,相比AP1000的一百萬千瓦發電功率,臺山1號機組的單機容量高達一百七十五萬千瓦,投產后將是全球單機功率最大的核電機組。
根據公開報道,導致中國EPR機組延期的主要原因是反應堆壓力容器不合規格。國家國防科技工業局核應急安全司司長、國家核事故應急辦公室副主任姚斌說,法國安全局在監測時發現法國EPR機組壓力容器頂蓋部分指標在檢測過程中與設計不符,因此中國國家核電部門高度重視,等法國安全局拿出結論以后再對之進行檢測,中國的EPR機組再進行深入分析和檢測,最后確保沒有安全問題的情況下,才繼續推進。
無論是代表世界最先進設計理念的AP1000,還是大力出奇跡的EPR,在中國落地之后都出現了嚴重的工期拖延情況,建設成本也因此大幅上升。
責任編輯:蔣桂云
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