深瞳工作室出品
科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 都芃 策劃 陳瑜
秦山二期核電站風(fēng)光
秦山一期核電站廠房
2014年7月10日,中核集團(tuán)自主研制的先進(jìn)核燃料元件(CF3)在秦山核電完成首個(gè)燃料循環(huán)堆內(nèi)輻照考驗(yàn)。
2014年6月3日,秦山核電二期工程1號(hào)機(jī)組111大修提前結(jié)束,創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)同類型壓水堆核電站十年換料大修的最短工期紀(jì)錄。
2002年2月6日,秦山核電二期工程1號(hào)機(jī)組首次并網(wǎng)成功。
從秦山一期30萬(wàn)千瓦機(jī)組起步,到秦山二期工程實(shí)現(xiàn)核電國(guó)產(chǎn)化重大跨越,再到華龍一號(hào)示范工程全面建成投運(yùn),我國(guó)核電技術(shù)水平和綜合實(shí)力躋身世界第一方陣。
中國(guó)工程院院士葉奇蓁開(kāi)玩笑說(shuō):“經(jīng)過(guò)秦山二期,我們哪個(gè)國(guó)家的設(shè)備都見(jiàn)過(guò)了,而且都是各國(guó)最先進(jìn)的設(shè)備,它們?cè)趺椿厥挛覀兌记宄!?/p>
88歲的中國(guó)工程院院士葉奇蓁對(duì)春天有著別樣的感情。
1986年春天,因?yàn)橐粋€(gè)美麗的“意外”,闊別故土海寧多年的葉奇蓁被委以重任,從此將個(gè)人事業(yè)的巔峰之作和家鄉(xiāng)緊緊聯(lián)系在了一起。
在浙江秦山核電基地的山麓上,至今仍可看到一塊刻著“秦山春曉”四個(gè)大字的石碑。
“這是我國(guó)核電工作者記錄歷史的方式,秦山核電站就像一支‘報(bào)春曲’,我國(guó)核電事業(yè)迎來(lái)春天。”中核集團(tuán)秦山核電黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)黃潛如是解讀。
在我國(guó)核電歷史上,秦山二期有著特殊的地位。
它是我國(guó)“九五”期間唯一自主建設(shè)的核電站。“自主設(shè)計(jì)、自主建造、自主運(yùn)營(yíng)、自主管理”“大型商用”,字字珠璣,重若千鈞,奏出了核電站自主化的“春之歌”。
2002年4月15日,秦山核電二期工程1號(hào)機(jī)組正式投入商業(yè)運(yùn)行。20年來(lái),電流從東海之濱的楊柳山下,輸向華東電網(wǎng),點(diǎn)亮了萬(wàn)家燈火。今年3月25日,華龍一號(hào)示范工程第2臺(tái)機(jī)組——中核集團(tuán)福清核電6號(hào)機(jī)組正式具備商業(yè)運(yùn)行條件。
從秦山一期30萬(wàn)千瓦機(jī)組起步,到秦山核電二期工程實(shí)現(xiàn)核電國(guó)產(chǎn)化重大跨越,再到華龍一號(hào)示范工程全面建成投運(yùn),我國(guó)核電技術(shù)水平和綜合實(shí)力躋身世界第一方陣。
不可能別人制裁就不干了
核電,是利用原子核內(nèi)部蘊(yùn)藏的能量產(chǎn)生電能。一顆原子核,直徑只有一根頭發(fā)絲的一億分之一,卻蘊(yùn)藏著驚人能量。1千克的鈾235裂變以后產(chǎn)生的能量,大致相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤充分燃燒釋放的熱量。
核電是戰(zhàn)略高科技產(chǎn)業(yè),是大國(guó)必爭(zhēng)之地。發(fā)展核電是和平時(shí)期保持和擁有強(qiáng)大核實(shí)力的重要途徑。
在我國(guó)核電發(fā)展史上,1986年是個(gè)重要年份。彼時(shí),近萬(wàn)人的核工業(yè)建設(shè)大軍從祖國(guó)西北、西南等地向秦山集結(jié),我國(guó)第一座核電站、秦山核電一期工程正如火如荼地展開(kāi)。
也就是在1986年前后,面對(duì)華東電力日趨緊張的情況,中央決定趁熱打鐵,緊鄰秦山一期,再建設(shè)一座大型商用核電站。
1986年初,經(jīng)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議研究確定采用“以我為主、中外合作”的方針,在秦山核電基地規(guī)劃建設(shè)四臺(tái)60萬(wàn)千瓦的商用核電機(jī)組,分兩批建設(shè)。
1986年6月,作為計(jì)算機(jī)信息管理方面的專家,葉奇蓁在和法國(guó)人商討大亞灣核電站建設(shè)計(jì)劃時(shí),突然接到新任務(wù),讓他參與秦山二期工程建設(shè)。
秦山二期設(shè)計(jì)初期,我國(guó)采取中外聯(lián)合設(shè)計(jì)路線,決策權(quán)在中方。剛從大亞灣回到北京的第二天,葉奇蓁便被叫去參與和外方的談判,商討聯(lián)合設(shè)計(jì)的事宜。然而,到了20世紀(jì)80年代末期,因國(guó)際環(huán)境變化,中外聯(lián)合設(shè)計(jì)路線走不通了。但核電站建設(shè)計(jì)劃不能因此中止。
“聯(lián)合設(shè)計(jì)不成,我們就自己搞。不可能別人制裁,我們就不干了?!鄙頌榍厣胶穗姸诠こ炭傇O(shè)計(jì)師,葉奇蓁和團(tuán)隊(duì)被逼上“梁山”,開(kāi)始探索秦山二期自主設(shè)計(jì)。
20世紀(jì)70年代,葉奇蓁曾參與設(shè)計(jì)我國(guó)生產(chǎn)、發(fā)電兩用堆,后又組織編制了秦山核電一期工程的計(jì)劃網(wǎng)絡(luò),積累了豐富的核電設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。然而,面對(duì)秦山二期,他仍然感到困難重重。
與秦山一期相比,秦山二期不是簡(jiǎn)單的數(shù)字變化——機(jī)組功率從30萬(wàn)千瓦提升至60萬(wàn)千瓦,而是由此帶來(lái)的反應(yīng)堆堆芯、主回路系統(tǒng)布置以及相關(guān)輔助系統(tǒng)等多方面變化,復(fù)雜程度大大增加,許多參數(shù)要重新試驗(yàn)、計(jì)算。更重要的是,按照以往的國(guó)際經(jīng)驗(yàn),對(duì)一個(gè)新堆型,應(yīng)先建原型堆,再建示范堆,成熟后建商用堆。但秦山二期則是國(guó)際上首次對(duì)新堆型直接進(jìn)行商用堆建設(shè)。
為了利用好當(dāng)時(shí)中國(guó)唯一在建的大型商用核電站,有的技術(shù)人員直接參加到大亞灣核電站建設(shè)中;有的技術(shù)人員利用大亞灣核電站的施工文件,增進(jìn)學(xué)習(xí)了解;有的技術(shù)人員查閱國(guó)際上的文獻(xiàn)資料,以補(bǔ)充施工文件上沒(méi)有的東西。
然而,如果將大亞灣核電站一回路的三個(gè)環(huán)路變?yōu)?0萬(wàn)千瓦核電站兩個(gè)環(huán)路,環(huán)路減少一個(gè),所有布局就要重新設(shè)計(jì)?!皻w根結(jié)底,大亞灣的設(shè)計(jì)只能當(dāng)參考,真正的設(shè)計(jì)還要靠自己摸索?!比~奇蓁總結(jié)。
北京西三環(huán)邊的馬神廟附近,坐落著葉奇蓁當(dāng)時(shí)工作的核工業(yè)第二設(shè)計(jì)研究院(中國(guó)核電工程有限公司前身)。剛搬到這里時(shí),附近還是農(nóng)田,設(shè)計(jì)院的大樓就坐落在農(nóng)田之中。因大樓內(nèi)經(jīng)常徹夜燈火通明,夜晚遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去晶瑩剔透,當(dāng)時(shí)被外人戲稱為“水晶宮”。就是在這里,葉奇蓁和設(shè)計(jì)人員不分晝夜地圍繞秦山二期進(jìn)行了攻關(guān)。
消息傳到法國(guó)人耳中,他們對(duì)中方的總體設(shè)計(jì)同樣很感興趣,主動(dòng)提出派出10名專家前來(lái)考察。
主參數(shù)、主系統(tǒng)、總體布置和主設(shè)備布局,法國(guó)人對(duì)這四個(gè)設(shè)計(jì)方案都表示認(rèn)同,但唯獨(dú)在兩個(gè)環(huán)路布局上,提出應(yīng)采用90°夾角布置,認(rèn)為“有利于提升抗震性能”。
葉奇蓁等人經(jīng)過(guò)周密考慮后仍然堅(jiān)持了原來(lái)60°夾角的設(shè)計(jì)?!拔覀冎饕紤]今后加一個(gè)環(huán)路,就可開(kāi)發(fā)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站,維持了原60°夾角的設(shè)計(jì),亦與國(guó)際上大部分環(huán)路布置一致?!?/p>
但同時(shí),秦山二期在壓力容器上增加了兩個(gè)管嘴,使其成為六支撐結(jié)構(gòu)。這樣既與國(guó)際上環(huán)路設(shè)計(jì)一致,又增強(qiáng)了抗震能力。
憑借著特有的鉆研精神,加之對(duì)各類經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)、吸收、創(chuàng)新,秦山二期依靠自主設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了由30萬(wàn)千瓦原型堆到60萬(wàn)千瓦標(biāo)準(zhǔn)化商用堆的歷史性跨越。
不要認(rèn)為洋東西就比我們的好
作為大型商用核電站,秦山二期另一個(gè)重要標(biāo)簽就是“商用”。
“商用”二字意味著其必須嚴(yán)格遵守施工期限、投資規(guī)模、技術(shù)指標(biāo)等要求,并且具備大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)條件。這使得秦山二期在設(shè)備采購(gòu)階段必須“貨比三家”,優(yōu)中選優(yōu)。
由于在設(shè)計(jì)中參考了法國(guó)標(biāo)準(zhǔn),因此法國(guó)廠商在設(shè)備采購(gòu)時(shí)被優(yōu)先考慮。法國(guó)人同樣知道這一點(diǎn),在談判過(guò)程中要價(jià)頗高,并提出如果想獲得信貸優(yōu)惠,就必須所有設(shè)備一起打包購(gòu)買。但時(shí)任秦山二期總經(jīng)理的于洪福并不接招,他決定主動(dòng)引入競(jìng)爭(zhēng),邀請(qǐng)日本、德國(guó)、美國(guó)等多國(guó)廠商共同參與設(shè)備競(jìng)標(biāo)。
效果立竿見(jiàn)影,在當(dāng)時(shí)國(guó)際核電市場(chǎng)低迷的大背景下,各國(guó)廠商紛紛拿出最優(yōu)惠的條件參與競(jìng)標(biāo)。最終,由于多方競(jìng)爭(zhēng)的引入,秦山二期整體設(shè)備采購(gòu)成本較此前降低了30%。
設(shè)備雖然有了,但其多樣化來(lái)源給后續(xù)工作帶來(lái)了巨大困難。主要設(shè)備來(lái)自8個(gè)國(guó)家47個(gè)廠商,若加上配件設(shè)備,來(lái)源國(guó)家達(dá)20余個(gè),不同設(shè)備堆放在一起,好似在舉辦國(guó)際展覽會(huì),堪稱“萬(wàn)國(guó)造”。
不同設(shè)備間的接口標(biāo)準(zhǔn)不一、設(shè)計(jì)各異,大大小小成千上萬(wàn)的接口需要在后期設(shè)計(jì)中協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
葉奇蓁記得,有一次在進(jìn)行冷卻回路的水質(zhì)接口設(shè)計(jì)時(shí),美國(guó)主泵設(shè)備廠商的一位年輕工程師突然跑過(guò)來(lái)跟中方人員說(shuō),設(shè)備冷卻回路里加次氯酸鈉不合理,應(yīng)該加鉻酸鉀。
“冷卻系統(tǒng)又不是只冷卻主泵,還要冷卻其他設(shè)備。尤其電機(jī)是銅制造的,跟其他材質(zhì)不一樣,怎么能加鉻酸鉀呢?”葉奇蓁覺(jué)得莫名其妙,趕緊回去翻合同,發(fā)現(xiàn)和美國(guó)簽的主泵合同中寫(xiě)的確實(shí)是加入鉻酸鉀。主泵是美國(guó)的,但電機(jī)可是法國(guó)的。他又趕緊讓人去查,隨后想辦法進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一,解決了二者間接口的問(wèn)題。
葉奇蓁開(kāi)玩笑說(shuō),“經(jīng)過(guò)秦山二期,我們哪個(gè)國(guó)家的設(shè)備都見(jiàn)過(guò)了,而且都是各國(guó)最先進(jìn)的設(shè)備,它們?cè)趺椿厥挛覀兌记宄??!?/p>
但僅僅見(jiàn)過(guò)還不夠。
采購(gòu)來(lái)源多樣的背后,是當(dāng)時(shí)落后的國(guó)產(chǎn)核電裝備制造水平。許多設(shè)備即使將圖紙交到廠家手中,也無(wú)法制造。葉奇蓁仍然記得,他前往哈爾濱汽輪機(jī)廠考察時(shí)看到,其汽輪機(jī)葉片生產(chǎn)仍停留在木制模具、手工打造階段。而當(dāng)時(shí)引進(jìn)自美國(guó)的汽輪機(jī)其葉片已采用了先進(jìn)的可控渦設(shè)計(jì),這需要借助三軸甚至五軸數(shù)控機(jī)床才能實(shí)現(xiàn)。
既然決定了走核電自主化道路,核電裝備便不可能永遠(yuǎn)依靠“萬(wàn)國(guó)造”。于洪福同樣對(duì)此感觸頗深,“該合作的要合作,但我們能干的也絕不讓,不要認(rèn)為洋東西都比我們的好,我不迷信這個(gè)?!?/p>
最終,通過(guò)科研攻關(guān)、技術(shù)引進(jìn)、合作制造等方式,秦山二期總計(jì)55項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備中的47項(xiàng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化,包括壓力容器、蒸汽發(fā)生器、堆內(nèi)構(gòu)件等。我國(guó)核電裝備制造水平達(dá)到了新的高度。尤其是哈爾濱汽輪機(jī)廠通過(guò)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收、創(chuàng)新,制造出了我國(guó)首臺(tái)600兆瓦(MW)級(jí)核電汽輪機(jī),實(shí)際功率達(dá)650MW。
焊縫處也要打上鋼印
“九五”期間我國(guó)開(kāi)工的核電站一共有4座,但秦山二期是唯一自主建設(shè)的。在秦山二期核電站的建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有一個(gè)外國(guó)人,所有的施工管理全部由中國(guó)人完成。
“首堆必拖”是國(guó)際核電建設(shè)的“魔咒”,秦山二期不信這個(gè)。
秦山二期是我國(guó)首次在核電站建設(shè)中采用招標(biāo)制、工程監(jiān)理制等現(xiàn)代工程項(xiàng)目管理模式,將工程管理水平提升到了全新高度,也奠定了我國(guó)后續(xù)商用核電站建設(shè)的基礎(chǔ)模式。最終,秦山二期1號(hào)機(jī)組在圖紙極其緊張的情況下,提前47天投入商業(yè)運(yùn)行,打破“魔咒”,開(kāi)了個(gè)好頭。
提前絕不等于馬虎,作為秦山核電二期工程施工總承包單位,從組建開(kāi)始,中原核電建設(shè)公司秦山二期工程項(xiàng)目經(jīng)理部精心謀劃,組織編制了《秦山核電二期工程質(zhì)量保證大綱》及62個(gè)管理程序,對(duì)施工單位的技術(shù)能力和質(zhì)保能力進(jìn)行了嚴(yán)格評(píng)審和規(guī)范,為項(xiàng)目順利推進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。
時(shí)任中原核電建設(shè)公司秦山核電二期工程項(xiàng)目部質(zhì)保工程師的張齊兵對(duì)此印象格外深刻。作為質(zhì)保工程師,張齊兵要負(fù)責(zé)本單位和其他分包建設(shè)單位的質(zhì)保管理。
張齊兵至今記得,核電站防水要求嚴(yán)格,在秦山二期尚未澆筑第一罐混凝土前,要在混凝土墊層上鋪設(shè)防水墊層。
“我現(xiàn)在還記得那個(gè)工藝,叫作‘氰凝二布五涂’?!睆堼R兵回憶道,當(dāng)時(shí)由于氣候條件不佳,施工人員在無(wú)紡布上涂抹防水材料時(shí)起了氣泡。氣泡雖然不大,但混凝土澆灌上去后便會(huì)將氣泡擠破,防水墊層將出現(xiàn)滲漏。
海水鹽分大,一旦浸入腐蝕,后果嚴(yán)重。張齊兵要求返工重涂。但當(dāng)時(shí)已是四月末,距離既定的正式開(kāi)工日期僅剩一個(gè)多月,此時(shí)返工將會(huì)給工期帶來(lái)巨大壓力。施工單位堅(jiān)決不同意。但張齊兵不管,堅(jiān)持要求返工。“核電站設(shè)計(jì)壽命是幾十年,寧肯后面加快進(jìn)度累一點(diǎn),也絕對(duì)不能馬虎?!?/p>
最終因?yàn)檫@段插曲,施工單位額外付出一周的時(shí)間。即使如此,張齊兵也從不妥協(xié)。正是由于對(duì)每一個(gè)質(zhì)量關(guān)口的嚴(yán)把,他今天仍然可以自信地說(shuō),秦山二期質(zhì)量萬(wàn)無(wú)一失。
而在葉奇蓁看來(lái),秦山二期不僅大大推動(dòng)、完善了我國(guó)核安全理念的制度化、法制化、程序化,更是早已將其內(nèi)化為了精神信仰,寫(xiě)入了每一個(gè)中國(guó)核電人的基因里,代代傳承。“在核電站工作有一個(gè)特點(diǎn),什么事就是什么事,不得弄虛作假,所有的東西都要有記錄,即使焊工焊接完后也要在焊縫處打上鋼印,終身負(fù)責(zé)?!?/p>
有核電的地方就有秦山人
2002年2月6日,秦山二期主控室里,當(dāng)功率表上的數(shù)字從“0”開(kāi)始不斷向上攀升時(shí),整個(gè)房間沸騰了,秦山二期1號(hào)機(jī)組提前23天并網(wǎng)成功。
現(xiàn)場(chǎng)掌聲雷動(dòng),人們熱情擁抱,甚至喜極而泣。經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的試運(yùn)行,4月15日,秦山二期1號(hào)機(jī)組正式投入商業(yè)運(yùn)行。數(shù)千個(gè)日夜的艱辛結(jié)出了核電自主化最豐厚的果實(shí)。
正因有了秦山二期的嘗試與磨練,我國(guó)不僅掌握了60萬(wàn)千瓦核電站的設(shè)計(jì)與制造能力,同時(shí)也具備了向100萬(wàn)千瓦發(fā)起沖鋒的能力。
20世紀(jì)90年代,中核集團(tuán)開(kāi)始對(duì)自主百萬(wàn)千瓦級(jí)核電技術(shù)進(jìn)行攻關(guān),并于1996年提出了177堆芯方案,這也是華龍一號(hào)堆芯設(shè)計(jì)的雛形。華龍一號(hào)使用的CF3燃料組件,就是在秦山二期2號(hào)機(jī)組完成全部長(zhǎng)循環(huán)輻照考驗(yàn)的。燃料組件性能達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平,為華龍一號(hào)建設(shè)以及國(guó)內(nèi)核電大規(guī)模應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2000年,哈爾濱汽輪機(jī)廠為秦山二期生產(chǎn)出了我國(guó)首臺(tái)650MW核電汽輪機(jī)。2016年,其采用完全自主研發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)的華龍一號(hào)汽輪機(jī)組通過(guò)專家評(píng)審,評(píng)審主任正是葉奇蓁,此時(shí)他已是中國(guó)工程院院士。
秦山二期建設(shè)中,中國(guó)一重澆鑄了當(dāng)時(shí)我國(guó)最大核電用鋼錠,填補(bǔ)了核電裝備國(guó)產(chǎn)化的一塊空白。2018年,習(xí)近平總書(shū)記在中國(guó)一重視察其為華龍一號(hào)制造的蒸發(fā)器管板等核電產(chǎn)品展示后強(qiáng)調(diào)指出,制造業(yè)特別是裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重中之重,是一個(gè)現(xiàn)代化大國(guó)必不可少的。現(xiàn)在,國(guó)際上單邊主義、貿(mào)易保護(hù)主義上升,我們必須堅(jiān)持走自力更生的道路。中國(guó)要發(fā)展,最終要靠自己。
嶺澳二期核電站、浙江三門核電站、海南昌江核電站……有核電的地方就有秦山人,那些當(dāng)初從各個(gè)單位匯聚到秦山腳下的年輕人們,如今又散落到了各個(gè)核電站。孫云根,碩士畢業(yè)即來(lái)到秦山二期,任設(shè)備處進(jìn)口科科長(zhǎng),如今已是海南核電有限公司總經(jīng)理;未曉朋,秦山二期時(shí)的學(xué)徒焊工,如今已成為核電管道焊接領(lǐng)域的“大國(guó)工匠”……他們?cè)诟鱾€(gè)崗位為中國(guó)核電發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
如今,秦山二期4臺(tái)機(jī)組累計(jì)發(fā)電超過(guò)3045億千瓦時(shí),機(jī)組WANO綜合指數(shù)連續(xù)保持滿分,運(yùn)行業(yè)績(jī)處于世界核電行業(yè)先進(jìn)水平,走出了一條我國(guó)核電自主發(fā)展的路子。
秦山二期,這個(gè)曾經(jīng)跟在別人后面努力追趕的“學(xué)生”,如今已是核電自主化發(fā)展中當(dāng)之無(wú)愧的“老師”。當(dāng)華龍一號(hào)向電網(wǎng)送出第一度電,當(dāng)卡拉奇核電站內(nèi)響起“中巴友誼萬(wàn)歲”的歡呼,回溯過(guò)往,我們終于讀懂了秦山二期作為我國(guó)首座自主設(shè)計(jì)、自主建造、自主運(yùn)營(yíng)、自主管理的大型商用核電站所承載的意義,四個(gè)“自主”是那樣擲地有聲,重若千鈞。
(本報(bào)實(shí)習(xí)記者孫瑜對(duì)本文亦有貢獻(xiàn))