首页专业论文技术应用政策标准解决方案常用资料经验交流教育培训企业技术专家访谈电力期刊
您现在的位置:北极星电力网 > 技术频道 > 经验交流 > 核电技术从原型开发到商用开发的基本经验以及关于可持续发展的思考与实践

核电技术从原型开发到商用开发的基本经验以及关于可持续发展的思考与实践

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/5/30 18:19:02   

 关键词:  发展 核电

核电技术从原型开发到商用开发的基本经验以及关于可持续发展的思考与实践

TheBasicExperiencesofNuclearPowerTechnologyDevelopmentfromPrototypetoCommercialStagesandThoughtsonandPracticesofItsSustainableDevelopment

孙汉虹耿其瑞程平东

(上海核工程研究设计院,上海,200233)

摘要通过秦山一期、恰希玛和秦山三期工程以及百万千瓦级压水堆核电机组设计研究等一系列案例分析,总结了核电技术从原型开发到商用开发并致力于建立可持续发展机制的20条基本经验。它们涉及技术与管理、设计与科研、工程服务与运行支持等广泛的领域,包含着我院发展战略的两个基本构架,一个是关于市场开拓的,一个是关于管理体系的。两个构架相互依存,相互补充,形成一个整体。这些经验表明:作为一个以核电开发为主业的基层单位,不可能孤立地解决企业自身的发展机制问题。企业的可持续发展离不开国家核电事业、能源事业以及整个科技事业的可持续发展。

关键词核电技术原型开发商用开发可持续发展发展战略

Abstract:Thisarticle,throughanalysisofseveralcasesinvolvingthedesigningandresearchesforQinshan-I,Chashma,Qinshan-IIIprojectsand1000MWclassPWRnuclearpowerunit,summarizes20piecesofexperiencesobtainedduringthedevelopmentofnuclearpowertechnologyfromprototypetocommercialstagesandincommittingtheestablishmentofsustainabledevelopmentstrategy.Theseexperiencesrelatetotheextensiveareas,rangingfromthetechnologyandmanagement,designandresearch,andengineeringservicesandoperationalsupportsetc.,whichreflectsthetwobasicframesofdevelopmentstrategyofSNERDI,oneformarketing,anotherformanagementsystem.Thetwoframesarecomplementaryanddependentwitheachother,andformanintegralsystem.Theseexperiencesshowthatasagrassrootenterprisemainlyengaginginnuclearpowerdevelopment,itisimpossibleforSNERDItosolveitsowndevelopmentmechanismproblemsindependently,thesustainabledevelopmentofSNERDIdependsuponthesustainabledevelopmentofnationalnuclearpowerindustry,energyindustryandthescienceandtechnologyasawhole.

Keywords:NuclearpowertechnologyPrototypedevelopmentCommercialdevelopmentSustainabledevelopmentDevelopingstrategy

我国核电产业是从秦山一期工程起步的。在1964年10月和1967年6月我国成功地爆炸了第一颗原子弹和第一颗氢弹以后,周恩来总理又在1970年及时地作出了同意筹建核电站的历史性决策。经过21年的曲折历程,伟大的决策再一次成为辉煌的现实,我们终于依靠自己的力量在1991年12月15日建成了第一座核电厂--30万kW的秦山核电厂(秦山一期工程),结束了祖国大陆无核电的历史。

秦山核电厂建成并网发电仅16天,中国和巴基斯坦两国就签订了以秦山一期为基础建设巴基斯坦恰希玛核电站的合同,并于1992年2月生效。恰希玛核电站是我国第一座全套出口的核电站。我院作为设计总包院承担了这座核电站工程总体以及除常规岛以外的全部子项系统、设备及厂房设计,并像秦山一期工程一样提供全方位全过程的技术服务。恰希玛工程于2000年6月13日首次并网成功,同年9月25日移交巴方管理运行。恰希玛核电站的建成,首次实现了我国核电从原型开发到商用开发的历史性转变,也是我院第二个具有里程碑意义的贡献。国际原子能机构(IAEA)认为恰希玛工程符合国际标准,运行安全可靠。朱镕基总理指出:"恰希玛核电站的建成,是中巴两国核电建设者聪明才智和辛勤劳动的结晶,恰希玛核电站将作为两国人民传统友好关系的象征,作为发展中国家之间"南南合作"的成功典范载入史册。"

在秦山一期自主设计建造和大亚湾成套引进设备之后,在秦山和大亚湾两种发展模式的基础上,我国从1996年6月开始,先后开工建设秦山二期、岭澳、田湾各2套压水堆机组和秦山三期2套重水堆机组。在这个一方面"铺摊子"、"上规模",一方面探求我国核电未来发展思路和发展战略的特殊历史阶段,我院充分利用在秦山一期和恰希玛工程中形成的技术优势与积累的丰富经验,克服种种困难,积极为在建和在役核电厂提供各种形式的服务,特别是在我国第一座重水堆核电厂--秦山三期项目中为业主提供全面的技术支持,并首次按照国际上AE公司的运行模式作为业主的代理和延伸,管理包括常规岛在内的大BOP工程。与此同时,我院还积极开展百万千瓦级压水堆核电厂的自主设计研究工作,既为筹建中的三门核电项目作前期准备,也为我国新一代压水堆核电机组的科研设计开发出谋划策。在这个特殊的历史阶段,我院全部活动的出发点是力求在我国核电发展的总框架内走出一条适合于我院继续发展的道路。

上海核工程研究设计院至今仍然是国内唯一一家从核蒸汽供应系统研究与开发开始,直至完成项目工艺设计、设备设计、工程设计,并经历制造、建造、运行验证,实现从原型堆到商用堆的转变,掌握核电完整技术的研究设计院。站在历史的高度总结我们的基本经验是我们的历史责任。我们深信,我国核电可持续发展机制的建立必将把我院重新引入生机勃勃的发展轨道,我院有理由、有能力也必定有机会为我国核电的进一步发展再作贡献。

1秦山一期作为原型堆成功地实现了商业运行

从1991年12月并网发电、1994年4月开始商业运行以来,秦山核电厂已经历6个燃料循环,10年累计发电达168.75亿kWh(见表1),现已进入第七循环。投运以来,没有发生IAEA制定的运行事件8级分类标准中3级以上(包括3级)的事件,三道安全屏障完整,流出物排放远低于国家规定的限值,未对周围环境产生可察觉的影响,世界核电营运者协会(WANO)10项技术性能指标可望在2005年达到世界中值水平。

表1秦山30万kW机组运行业绩

时间运行状态发电量,亿kWh负荷因子,能力因子,1991.10.31首次临界1991.12.15并网发电1992试运行51993试运行17.466.2865.51994试运行/商业运行17.7967.7171.51995商业运行22.1884.4186.81996商业运行22.2584.4481.91997商业运行20.1176.5581.31998商业运行/大修11.6344.2749.01999大修/商业运行7.3227.9427.82000商业运行20.3577.276.82001商业运行24.7294.0593.92
作为原型反应堆设计与建造的秦山一期工程为什么能跻身世界商用核电厂的行列肩负起商业运行的重任呢?本文仅从设计院承担的设计、科研、技术支持和管理服务等角度作一些分析与归纳。

1.1优良的设计性能为商业运行奠定了基础

秦山一期虽然是原型堆,但是它的功率容量已具有商业规模,它的安全性与经济性指标、它的技术特征与综合性能从设计一开始就是按国际上同类商用堆的标准要求的[1,2]。秦山核电厂的研究设计始终坚持周恩来总理提出的"安全、适用、经济、自力更生"的原则,在认真吸取与跟踪核电发达国家设计思想的基础上,通过工程总体、核岛和35个子项的设计,反应堆压力容器、堆内构件、蒸汽发生器、控制棒驱动机构、燃料组件等主设备和290项非标设备的设计,近500项科研试验的完成,270个计算机程序的研制开发和成功应用,10CFR、R.G.、ASME、ASTM、IEEE等国外核电厂设计法规、导则、规范、标准的消化和应用以及由2268项技术标准、176项管理标准、212项工作标准组成的标准体系的建立、完善和实施,17卷23册185万字最终安全分析报告的编写和2000多个安全评审问题的解答,18万人·日的现场服务,解决了大量技术难题,最终使电厂具有较大的安全裕量,较大的运行灵活性,总体水平达到了预期目标,为实现良好的商业运行业绩奠定了内在的基础。

1.2坚实的技术后援随时解决运行中出现的复杂问题

与国外原型电厂一样,秦山一期也出现过一些因经验不足而造成的问题。这并不奇怪,重要的是能否及时查出原因,解决问题[3]。1998~1999年大修期间(见表1)发现的堆芯吊篮故障是一个曾经引起国内外关注的典型事例。经请国外公司检查和有关专家分析评定,认为吊篮筒体整体结构完整,有足够刚度;采用秦山原设计1:5水力模型实测数据以及西屋公司1:7模型试验结果,基于国外类似故障的经验,借助最先进的计算机程序进行检验和计算,证明秦山原方案的流场分布和流致振动与国外设计的核电厂相比,并无不当。故障的根本原因是吊篮下部结构设计中联接件过多,结构复杂,部分紧固件强度不够,某些部位不适当地采用了点焊防松联接,在长期水流振动作用下,引起螺纹联接件防松失效,产生了松动件。针对故障原因,采取了相应的纠正措施,例如将吊篮底板以下的多级套筒结构改为整体结构,增大螺栓强度,将点焊防松改为机械锁紧等。通过一系列分析原因、寻求解决途径的实践活动,我们从机理上和经验上更加透彻、更加全面地掌握了吊篮设计技术。另一个典型事例可以追溯到秦山核电厂启动初期。当时,我们自己研制的堆芯核设计和燃料管理软件包预计的首炉堆芯临界硼浓度超出了验收准则,也曾引起不少领导和专家的关注。经过反复分析、论证,确定了调整个别核数据和栅元组件程序的方案,彻底解决了软件包中潜在的问题,使连续6次换料设计的全套启动参数和运行参数全面符合验收准则的要求。这套软件还成功地应用于恰希玛项目的设计,并转让给巴方。考察一下核电发达国家的程序体系,也都经历过开发-调整-成熟的发展过程,才从必然王国进入自由王国。有了这样的经验,我们进一步以国外非商用原型软件为基础,独立研制发展了具有先进水平的适用于自主开发百万千瓦级核电厂的程序体系。这样的程序体系对我们来说就不是知其然而不知其所以然的"黑匣子",因为技术决窍在我们手上,产权是自己的。

实践证明,高技术特别是核心技术不是拿钱就能轻易买到的。秦山一期工程的锻炼使我们掌握了包括整套关键技术和核心技术在内的一系列设计、分析、验证技术以及研究开发和运行服务技术,夯实了技术功底,因而能够在运行过程中及时有效地发现和解决各种复杂的技术问题,使秦山一期有足够的技术支持来长期维持商业运行的态势。

1.3支持有计划的技术改造,保证安全与质量的持续改进

国外商用核电厂的大量经验表明,有计划地进行技术改造是确保核电厂安全与质量持续改进、实现长期稳定运行的主要手段。秦山核电厂在1997~1999年3年期间先后进行了15项技术改造。最近,在2001~2005年第一个五年发展规划纲要中又提出了20余项重要技术改进,涉及核岛机械设备、常规岛与BOP机械设备以及电气仪表系统[4]。我院作为主要技术供应单位,受业主委托编制汇总《秦山三十万千瓦核电机组技术改造项目可行性研究报告》,并通过单项总包、设计承包、采购服务、现场服务等形式与其他技术供应单位协同动作,分工承担50余项具体任务。已经完成的压力容器水位计安装、正在收尾的辐照监督管改造、开始可行性研究的压力容器顶盖更换等都是其中有代表性的项目。20世纪90年代初,法国多座百万千瓦级压水堆核电厂压力容器顶盖与驱动机构焊接部位出现应力腐蚀裂纹,驱动机构管座材料与焊材都是世界普遍采用的Inconel600,此后,法马通在各核电厂有计划地分步实施顶盖更换,并用Inconel690替代,其他国家也先后采取相应对策。秦山一期至今尚未出现应力腐蚀裂纹,为防患于未然,也决定迈步紧跟。此外,值得一提的是在秦山一期设计开发与投运后的技术服务中已开始应用概率安全分析(PSA)。现在,秦山核电公司在推行五年技术改进规划的同时,又在改进安全管理行动规划中把一级PSA技术应用与严重事故管理作为重点任务列入。我院PSA专家参与联合开发,并在"现役核电厂应用技术研究"专题下针对严重事故导则的制订联合向国防科工委申报科研立项。规划中的改造与改进项目全部完成后,预计秦山核电厂的年平均能力因子将达72,负荷因子将从设计值65提高到70,非计划停堆次数将维持在不超过每堆年1次,WANO10项技术性能指标将全面提高。

1.4配合默契的燃料管理服务使运行经济稳定增长

堆芯燃料管理是核电厂几十年寿期中周期性往复不断的工作。燃料管理优化将在确保核电厂安全运行的条件下帮助业主降低燃料循环成本和总的发电成本,使核电厂运行经济性能不断改善。秦山核电厂已经历6次换料。我院在历次换料中与业主配合默契,根据运行历史、业主要求搜索最佳方案,提供全套设计数据与运行指导数据,顺利通过安全评审。从第四循环开始,秦山核电厂的堆芯装载已引入局部低泄漏概念;从第五循环开始,换料富集度已从3.0wt有计划地提高到3.4wt。这些措施将使平均卸料燃耗达到32500MWd/tU,额定工况下运行的预期循环长度超过400EFPD,压力容器中子注量下降约30。进一步优化管理的策略研究正在进行。我院为加强技术支持的力度,一方面把自主开发的先进的燃料管理程序用于秦山的换料设计,确保各项指标满足国际通行的验收准则;另一方面继续开展与西屋公司的技术交流与合作,在再装载堆芯设计技术与安全评价技术、换料堆芯延长运行技术、堆芯运行跟踪与预测技术等方面吸取国外先进经验。可以预料,随着运行经验的积累和燃料性能的改善,秦山核电厂的燃料管理将逐步逼近国际先进水平,使运行经济得到稳定增长[5]。

1.5及时的、科学的定期安全审查与寿命管理为长期可靠运行建立监控机制

根据核安全导则《运行核电厂的定期安全审查(送审稿)》的要求,我国核电厂实行以10年为周期的定期安全审查(PSR)制度。秦山核电厂已运行10年。10年间,核电厂状况、安全标准以及技术和对应的基础科学、分析方法发生显著变化,安全部门、核电厂组织机构和人员构成也发生变化,运行经验、安全实践有新的发展,及时进行审查评价,确定必要和有价值的修改或改善才能保持核电厂安全运行的延续性。

目前,秦山核电厂的PSR工作正在积极开展,全面审查11项安全因素:核电厂的实际状况,安全分析及其他承诺的落实,设备合格鉴定,老化管理,安全性能,其他核电厂的经验和研究成果的利用,程序,组织和行政管理,人因问题,应急计划,环境影响。其中,核电厂的实际状况(设计部分)、安全分析及其他承诺的落实、设备合格鉴定、老化管理由我院分担。设备合格鉴定的审查涉及与安全有关的全部设备,覆盖设计、制造、建造、调试、运行各个阶段。老化管理的审查在10年审查评价中具有特殊的重要性。老化管理是核电厂寿命管理的组成部分和基础[6]。核电厂寿命管理是为实现预期的运行寿命服务的,也为超越设计寿命的延寿运行提供依据,是老化管理与经济策划的统一。所谓老化管理是指为了在可接受的限度内控制系统、构筑物和部件(SSCs)的老化、退化而采取的工程、运行及维修等方面的措施。我们在老化管理审查中按安全性、必要的安全裕度等原则,从所有SSCs中选定13项作为审查对象,并对其中的压力容器、蒸汽发生器、安全壳进行老化状态评估。我院在"九五"期间承担了国防科工委下达的"反应堆压力容器老化、寿命管理和预测方法研究"课题,探索了针对压水堆核电厂不可更换的关键设备--反应堆压力容器进行老化预测与寿命评估的方法,初步建立了分析程序系统,并在"十五"期间针对核电厂关键设备从方法、工具、数据库、监测、管理等各个方面进一步开展"运行核电厂关键设备寿命评估和寿命管理技术研究"。这些超前的研究开发为我院投入秦山一期10年评估、协助业主有效实施寿命管理作好了必要的技术准备。

人们可以清楚地意识到,以定期安全审查与寿命管理为核心的监控机制的建立使秦山核电厂在商业运行的轨道上走向成熟。秦山核电厂正满怀信心地迎接她的第二个、第三个甚至更多个10年。

2恰希玛项目把我国核电技术送出了国门

巴基斯坦恰希玛核电站是以秦山核电厂为基础、经过改进设计的商用核电站,已安全、高效地运行了约450EFPD,即将在2002年底前进行首次换料。恰希玛项目掀开了我国核电技术出口的历史篇章。以恰希玛一期为基础,恰希玛二期的筹建又已进入中巴两国领导人的议事日程。中国的核电技术已在国门之外站稳脚跟,正在经受新的挑战。这种挑战来自不断更新的核安全法规,来自期望值越来越高的业主要求。我们敢于面对这些挑战,因为我们有足够的能力把自己开发的核电技术不断推向前进。只要认真研究一下恰希玛项目把我国核电技术送出国门的历史经验就不会怀疑这一点。

2.1完整的自主知识产权为核电厂出口创造了先决条件

以秦山核电厂为基础,就是以完整的自主知识产权为基础。没有独立自主的知识产权,核电厂出口只能是一种良好的愿望,一句难以兑现的空话。秦山核电厂的建成被誉为"国之光荣"。光荣在哪里?光荣在她是中国人自己的创造,是名符其实的"中华牌"。秦山核电厂无法取代的历史地位不是别的,正是她用自己的形象向世人宣告:中国人拥有了自己的核电技术。把自己的技术送出国门是顺理成章的。恰希玛项目使我们获得了迈出这一步的机会。

我院在恰希玛项目中充分依靠和运用我们的自主权,认真贯彻核工业总公司提出的"安全、优质、效益、信誉"的方针,借鉴核电发达国家建设核电厂的成功经验,发挥设计总包单位的牵头作用,针对任务重、要求高、时间紧、资料缺的情况,紧紧抓住5个环节开展工作:一抓管理机制优化,推行项目管理,实现管理创新;二抓关键技术攻关,解决特殊厂址的特殊问题,实现设计创新;三抓规范标准与国际接轨,在总体技术与经济性能上瞄准90年代同类核电厂先进水平;四抓CAD应用和软件升级,显著提高设计效率和设计质量;五抓质量保证的实效性,创导安全文化与质量文化。自1992年合同生效后,在近8年的时间里,我院工程技术人员继承和发扬核工业的优良传统和作风,怀着为我国核电事业发展作贡献、为中巴传统友谊作贡献的使命感和责任感,认真处理好技术与管理的关系,以科学的管理推进设计;认真处理好科研与设计的关系,设计以科研为基础,科研紧扣关键的设计问题;认真处理好继承与创新的关系,在总结、借鉴和吸收秦山经验与成果的同时,积极推动技术创新与技术改进;认真处理好设计与现场的关系,在全力做好各项科研设计工作的同时,选派精兵强将,奔赴设备制造厂和工程建造现场,开展技术服务工作;认真处理好进度与质量的关系,始终把核电厂的安全放在首位,把完成恰希玛核电站设计作为院的首要任务,严格履行国际合同。通过紧抓5个环节,认真处理5对关系,我院胜利完成了工程总平面设计、工程设计、核蒸汽供应系统设计、设备设计、现场技术服务、安全分析报告、技术转让和巴方技术人员培训及竣工图的制作等任务,在总公司的领导下,在各兄弟单位的大力协同下,成功地把我国核电技术送出了国门,登上了国际核电市场的大舞台[7]。

2.2在秦山一期基础上进行再设计、再创新

恰希玛核电站位于伊斯兰堡西南280km,旁遮普平原柴尔沙漠的西北部。恰希玛厂址有两个基本特征:砂土地基,砂性沉积层厚度超过200m;地震烈度较高,设计基准地震加速度(SSE)达0.25g。这与秦山厂址基岩地基、SSE约低50有很大差异。尤其是砂土地基建造核电厂在国际上也属少见。核岛厂房总重量约20万t,如果在砂土上产生过量倾斜性沉降,对于核电厂安全将是一个重大问题。厂址的特殊性决定了恰希玛项目不可能是秦山一期的工程翻版,必须再设计、再创新。为了减少不均匀沉降的影响,设计中把反应堆厂房、核辅助厂房、电气厂房和核燃料贮存厂房构成一个整体的核岛建筑群,坐落在同一个85m×87m方形底板上,反应堆厂房位于核岛中央位置,尽可能使核岛重心与底板几何中心重合,使底板受载均匀。施工建造过程中,定期监测沉降量。沉降稳定后实测沉降量51mm,与计算预计值60mm十分接近,不均匀沉降量仅3mm,使恰希玛工程的土建结构设计全面满足安全要求。

针对厂址特点,恰希玛项目的核岛厂房布置、厂区总平面布置以及淡水冷却系统等都进行了重新设计。核岛厂房采用优化布置的模式,安全设施分别布置在厂房中两个集中的区域,利用土建结构墙,做到A、B两个通道的实体分隔,防止了共因故障危及核电站安全。防火分区、防水淹措施,剂量分区基础图设计方法的应用,使核电站事故防范的设计更趋完善。大件设备运输基础图设计方法的应用,为电站施工、安装带来了方便。取消反应堆厂房顶部风机平台,把风机布置在29.0m标高的安全壳内壁上,把反应堆厂房运行平台降低3m,安全壳顶标高降低4.5m等措施,进一步提高了安全壳的抗震性能。

为了确保恰希玛核电站是一座"先进的、可靠的、安全的"核电站,我院在设计中实施了12条安全原则[8],它们是:利用足够的安全裕度,维护堆芯完整性;确保事故条件下保护系统具有良好的特性和足够的能力;提高电厂固有安全性;保证足够的余热排出能力;进行充分的设计分析,确保反应堆冷却剂系统的完整性;改进人机接口,完善信息系统,保持控制能力;减少厂区内的辐射影响;减少正常运行对厂区外的影响;减少事故对厂区外的影响;减少外部事件和内部干扰的影响;提高安全系统的可靠性,保证对假想始发事件作出及时有效的响应;采取切实可行的设计措施,防止严重事故的发生。这12条安全原则中的许多方面与国际上90年代先进核电厂的开发要求是一致的[9,10]。需要强调的是,严重事故的预防和缓解是新一代核电厂提高安全水平的重点[11],恰希玛项目不属于新一代核电厂的范畴,它的概率安全水平与新一代核电厂的目标存在差距,但是,它把防止严重事故的发生作为自己的安全原则,这就必然地要求从整体上提高安全设计的水平。恰希玛核电站的经验不仅对于它自身是意义重大的,而且对于我们在此后的百万千瓦级机组设计开发中采取相应的安全对策具有重要的参考价值。

为了应对严重事故,恰希玛项目采取了14项设计措施[12],它们是:安全壳底板厚度由3m增至4.5m,延迟底板熔穿时间;设置安全壳宽、窄两种量程压力仪表;设置安全壳宽量程辐射监测仪表;增设压力容器水位测量系统,监测失水事故后堆芯裸露程度;设置对付预期不能停堆瞬态事故的"事故缓解动作(AMSAC)系统";设置蒸汽发生器管破裂(SGTR)监测装置、N-16检测仪、蒸汽发生器排污放射性监测仪、凝汽器抽气放射性监测仪;增设电站启、停堆给水系统,使应急给水系统作为专一的安全设施;在两序列应急给水系统中各设置一台电动应急给水泵和柴油机驱动应急给水泵,提高安全性和可靠性,降低诱发严重事故的概率;设备冷却水系统两序列各设置两台100容量设冷泵,增加系统可靠性,减少因丧失电厂热阱引起严重事故的可能;在堆腔内增设高温监测仪表,提供压力容器熔穿监测指示;二回路主蒸汽管大气排放系统两路管线上各增设一台备用大气排放阀,提高二次侧排出堆芯余热的可靠性,降低严重事故概率;设置第三台应急柴油发电机,作为"全厂断电"下的应急供电设施,减少导致严重事故的可能;主控室考虑人因工程;设技术支援中心;设应急控制中心。所有这些措施,使恰希玛核电站的安全设计达到90年代同类核电厂的先进水平。

由于核电厂的特殊性,核电厂各种关键设备的设计有很大难度,国际上只有少数国家有自己的设计许可证与知识产权。恰希玛核电站大部分设备由我国自主设计、自主制造,少量由国外供货。在设计建造过程中,由于西方工业国家对巴基斯坦实行核电设备禁运,致使部分关键设备订货无法落实。为了保证工程的顺利进行,我院工程技术人员展开了设备科研攻关,在项目公司的组织领导下,在制造厂商的配合下,联合研制成功堆内测量系统、堆外核测系统、1E级仪表控制系统、核电厂计算机系统、核电厂全范围培训模拟机系统、N-16测量系统以及硼浓度仪等。这些系统在总体上达到国际同类产品的水平。通过恰希玛工程,我国30万kW压水堆核电机组的国产化比率从秦山一期的70提高到80,我国自主设计制造核电设备的能力全面提高。

2.3与国际规范接轨,与现代设计理念接轨

由于历史条件的限制,秦山核电厂的设计虽然已能应用一部分先进的国外标准,设计与建造过程中虽然不断得到国际原子能机构的帮助与支持,我院与兄弟单位联合攻关也解决了不少设备设计与系统设计以及材料与设备考核和评价的标准问题,但从整体上看,标准体系和审评体系尚处于形成过程中,工程应用的经验尚处于积累初期。恰希玛核电厂的设计在标准体系和审评体系上有较大的突破与提高,已全面采用、严格执行我国、美国和国际原子能机构的有关法规、规范和标准,使核电站的核安全满足我国1991年核安全法规的要求。国外标准规范涉及:人员和环境放射性剂量防护设计遵照国际辐射防护委员会(ICRP)的相关标准和国际原子能机构0版本的安全要求;核岛系统和安全有关的机械设备设计采用美国联邦法规(10CFR)、美国核管会管理导则(NRC/R.G.)、美国核学会(ANS)标准、美国国家标准学会(ANSI)标准和美国机械工程师学会(ASME)的锅炉与压力容器规范;与安全有关的电气和仪表系统和设备设计采用美国电气与电子工程师学会(IEEE)和国际电工委员会(IEC)的相关标准;土建结构设计采用美国混凝土学会(ACI)、美国钢结构协会(AISC)和美国土木工程师学会(ASCE)的相关标准;核岛和常规岛重要设备材料选用与检验等按照美国材料和试验学会(ASTM)和美国机械工程师学会的相关标准;安全分析报告的编写格式采用美国核管会管理导则R.G.1.70,安全分析报告的审评要求采用美国标准审查大纲SRP(NUREG0800)。这些标准规范代表了国际核电发展的方向,具有先进性、通用性和很强的操作性,构成一个完整自洽的体系。根据核电厂建设的国际惯例,恰希玛项目经历方案设计、初步设计、初步安全分析报告编制与安全审评、建造许可证发放、施工设计、最终安全分析报告编制与安全审评、运行许可证发放,整个过程自始至终遵循中巴两国法律、法规和国际规范。国际原子能机构对初步设计进行全面审查后就在它的总体评价中预言:恰希玛核电厂将是先进的、可靠的、安全的核电厂。

恰希玛核电站的设计基于经过验证的满足安全审评要求的传统技术,并广泛吸取与采用经过验证的满足安全审评要求的先进技术,与现代设计理念接轨。这主要包括以下8个方面[12]:在国际上较早、在国内首次应用PSA技术发现设计薄弱环节,改进和平衡各安全系统的设计;在国际上较早、在国内首次采用LBB技术及配套的仪表控制监测与报警技术,降低反应堆冷却剂系统布置的复杂性,减少阻尼器的使用数量;完全满足NUREG0700人因工程原则以及IEC964等导则与标准,使主控室设计在模拟与数字化仪表混合控制条件下达到高水平;广泛采用数字化1E级与N1E级控制仪表,提高自诊断能力,并在报警系统中采用报警抑制技术,减少无效报警;为攻克砂土地基上建造核电厂的难题,采用核岛厂房整体筏基技术;采用URD推荐的单堆布置原则,使整个厂房布置合理、简单,体现了国际发展潮流;继续遵循秦山一期堆芯低功率密度的设计思想,使堆芯热工裕量留有满足URD要求的潜力;积极采取一系列应对严重事故的对策,现实地处理预防措施与缓解措施之间的平衡。

高质量的设计产生于高质量的设计管理。设计管理的目的是保证设计目标的实现。在恰希玛核电站的设计中,我院领先于国内核电企业和兄弟院所,首次在"安全文化"、"质量文化"的框架内对设计实施管理[13]。我们制订和发布了"质量文化手册",建立和推行12条管理准则[8],它们是:设计院的决策层对设计的安全和质量负全责;个人负责与协同管理相结合的管理体制;充分认识个人行为的重要性,明确提出对人员个体素质的要求;在设计的全过程中开展质量保证活动,创导实效型质保;在设计中确保采用已被证明有效的工艺;基于安全等级和质保等级,实施分级的管理控制;加强过程控制的计划性和针对性;坚持验证的独立性;程序化、文件化的管理;以质量为中心,实现质量、进度和效益的辩证统一;重视经验反馈;建立自我完善机制,为持续改进不断注入新的活力。这12条准则是一个有机的整体,是在一个有效运行的质量保证体系中实施的[12]。这12条准则不是僵硬的教条,而是我院长期实践的产物,必然会在进一步实践中继续发展。

2.4设计总包与工程总包密切配合,开拓适合国情的项目管理模式

恰希玛核电工程的建设由中国核工业集团公司授权中国中原对外工程公司总承包,履行项目主合同的各项条款。我院作为设计总包商在分包院的协同下对整个工程的设计负责。工程的设备采购、土建与安装、调试与试运行和临时验收分别由上海核电器材公司、中原核电建设公司、秦山核电厂负责。由此建立的项目管理模式是我国处于社会主义计划经济向社会主义市场经济转轨的特殊历史时期的产物,是符合我国国情的。与秦山一期一样,恰希玛工程的项目管理完全遵循我国核电自主发展的原则。但是,相对于秦山一期工程以行政指挥为主的管理模式,恰希玛工程已经引入现代项目管理的理念和方法,迈出了专业化管理的步伐,在工程质量、进度和投资三大控制以及合同管理、接口管理、风险管理、跨国采购等方面积累了宝贵的经验。恰希玛工程是成功的。恰希玛工程的项目管理也是成功的,它为恰希玛工程的顺利建成在管理上提供了保证。

设计在工程全过程中的牵头作用要求作为设计总包商的我院与作为整个工程总包商的中原对外工程公司密切配合。我院及时提供了用于设备制造/采购、施工建造的全部设计文件,并为确保工程质量、进度和投资三大控制的有效性承担现场技术服务[14]。早在土建施工初期,我院就组建了现场经理部,以后则根据工程阶段和工作重点的变化,适时调整经理部组成人员。在1993~1995年土建高峰期,由负责土建设计的项目主任担任现场经理,服务人员则以土建专业的设计人员为主。1996年,现场转入以安装为主的阶段,就由负责工艺设计、设备设计的项目主任担任现场经理,服务人员也转为工艺、电气仪控专业的设计人员为主。为保证现场服务的质量,派出的设计代表都是有一定设计经验和工程实践经验、能独立处理问题的人员。为了使我们的队伍后继有人,也适当安排了部分年轻技术人员在现场服务中锻炼提高。现场经理部主要从以下5个方面做好现场服务工作:组织各工种专业人员向土建、安装公司和项目公司进行技术交底,解释设计图纸和文件的设计意图;根据土建、安装进展情况,组织设计复查,把设计差错消除在施工前;及时处理施工中出现的设计问题和相关技术问题;按原设计程序,及时处理设计补充和设计变更;组织信息反馈,为持续改进质量提供依据。

在恰希玛核电站建设过程中,除承担设计、现场技术服务外,应中原公司现场项目管理的需要,我院还派出60多名设计人员参加到公司的设计管理、施工、调试、质保、资料中心等部门担任部门经理等管理职务,并派出大批设计人员参与器材公司的采购工作,负责技术协调及设备监造和验收工作。我院的现场技术服务和项目管理服务,不仅有力地保证了恰希玛工程的顺利进展,也为我院在此后的秦山三期重水堆核电工程中按AE公司的管理模式承担大BOP建造管理培养了干部、积累了经验,为开拓具有中国特色的现代项目管理模式准备了条件。

2.5不仅是交钥匙,而且是EPC总承包向两端延伸

恰希玛项目的总承包/交钥匙管理模式是符合国际惯例的,是成功的。它的成功不仅取决于管理模式自身的运作,还来源于合同前的战略性研究与策划,这主要包括2个方面[12]:一是站在有利于巴方实现核电国产化的高度,帮助业主从重水堆、压水堆的比较中确定压水堆的技术路线,从60万kW与30万kW的比较中选择切实可行的30万方案;二是站在有利于确保合同项目成功并有利于后续发展的高度,帮助业主在充分掌握厂址情况的基础上做好现场规划。实践已经证明,从引进具有中国产权的30万kW压水堆机组起步,对于实现巴基斯坦的核电国产化计划无论在政治上、还是技术上都是正确的战略决策。这就为中巴双方在核电领域长期合作奠定了基石。恰希玛厂址平坦开阔,我院在规划中根据已有厂址条件预留了扩建另一座30万kW机组的场地,并在设计中采用单堆核岛的厂房布置方案,每个核岛采用相同的设备、相同的布置方向,既保证了单堆设计的合理性,又为双堆的优化配置预先准备了条件。最近,中巴双方继续合作建设恰希玛二期的意向已经形成,各项筹备工作已经展开,早期战略性研究与策划的预见性正在变成新的现实。

帮助业主做好战略策划、确定技术路线、开展厂址选择与评价、进行可行性研究等是设计-采购-建造总承包(EPC总承包)向前端延伸的主要方面。这种延伸是符合业主利益的、受欢迎的。提供运行服务和运行后的各种技术支持是EPC总承包向后端延伸的主要方面。这种延伸同样是符合业主利益的、受欢迎的。在恰希玛工程投产移交后,我院将履行主合同关于设备担保期的有关义务,为备品备件合同的执行提供技术支持,配合电厂全寿期燃料供货承担全寿期换料技术服务,配合总包商关于整个核电厂全寿期技术服务的承诺按合同提供运行技术支持,包括运行安全评估、设备运行评估和维修、换料检修、核电厂技术改造、疑难技术问题的专家咨询等。所有这些服务与支持,使业主感到安心、放心、有信心。

我院技术专家正在认真研究恰希玛一期的运行反馈,正在进一步总结一系列核电项目的工程经验,正在深入分析最新核安全法规和核安全理念对核电厂设计的新要求,我们深信,当我国核电技术再次走出国门的时候,必将在我国核电发展史上再建一座丰碑。

3在在建工程的新实践中不断积累新经验

秦山二期、秦山三期、岭澳、田湾4座核电厂8台机组是我国在"九五"期间先后开工的项目。秦山二期、秦山三期的1号机组和岭澳的2台机组已经并网发电,其余几台机组也将陆续建成。在同一个历史时期同一个国度,按各种不同的模式建设不同堆型、不同品牌的多座核电厂,无疑是一个难得的历史机遇[15]。面对这个机遇,我院未能在秦山二期、岭澳、田湾三个压水堆核电项目中担当任何重要角色,一系列前所未有的重大课题立即严峻地摆到了全院员工的面前:如何尽快熟悉我们不熟悉的重水堆核电技术,做好秦山三期2×70万kWCANDU机组建造的技术后援;如何调整心态当好配角,力争为其他3座在建核电厂多做工作;如何在困难的条件下不使长期培育的压水堆技术萎缩;如何重新进入我国核电发展的主战场;如何在我国核电发展战略的总框架中建立我院可持续发展机制;如此等等。我院是在困难中诞生、曲折中成长的。我们从不怨天尤人、消极颓丧,我们客观地、冷静地总结经验、吸取教训,坚定地、主动地、积极乐观地依靠集团公司的领导、兄弟单位的支持,开始了新的学习、新的探索、新的征程。

3.1让技术与人才走向市场,让市场促进院的发展

市场不是一个僵化的概念,僵死的对象。需求的多样性和机会的流动性是市场的本性。4座在建核电厂,2座运行核电厂与1座出口核电厂以及其他核与非核工程,对于一个规模不大、人数不多的研究设计院已经是一个巨大的市场。不因大而惧之,不因小而弃之,这里需要的是胆略和智慧。

在4座在建核电厂中,我院首先按照所承担的义务全方位多层次满足秦山三期的需要,动用了200多个人·月,配合业主参加合同谈判;组建了多达80余人的CMT公司,向业主承包BOP(包括常规岛和电厂辅助设施及公共服务设施)的建造管理;组建了秦山三期技术后援现场经理部,与院本部各专业室相互配合,共同为业主提供全面的技术支持;应业主要求向核电公司设计管理处、设备管理处、质量保证处等部门派员十多人参与项目管理、设备监造、质量控制等工作,并先后借出30余人参加调试队;应总包商加拿大原子能有限公司(AECL)的要求,派出十多名年轻骨干参与工程质保和技术管理工作。秦山二期是我国自主设计与建造的第一座60万kW级商用核电厂,对开拓我国大型核电厂产业体系具有重要意义。我院派出了23名专家参加业主的工程管理处、设备材料管理处、调试队等部门工作,负责核一级设备的监造、检验和主要核级泵与阀门的监造验收,并在调试和施工管理中起骨干作用。在田湾项目中,我院也与业主建立了良好的合作关系,派出近40名专家到设备采购、工程管理、调试等部门,提供管理上的技术支持,负责俄罗斯制造核级设备及燃料组件的监造工作。对于岭澳工程,我院在2000年年底前的3年中派出约20名技术骨干为承接核岛安装的核工业二三公司提供多工种现场深化设计服务。

我院在4座在建核电工程中投入的总人力超过300人。所有人员都经业主或总包商、分包商严格挑选,都是他们在关键技术或管理岗位紧缺的人才。市场的法则就是这样:它需要你,你才有用武之地,不存在怜悯和施舍。我们的专家与骨干经过两个核电工程的实践,或技术娴熟,或经验丰富,他们能打硬仗,爱岗敬业,是我院在各个专业、各个领域的顶梁柱。把技术与人才如此分散地放出去,是要承担巨大风险的。我们认真分析了这种风险,认真采取一系列积极的对策,做到放得出去,收得回来,变风险为机遇。几年来的实际情况已经表明,我们的技术与人才为4座在建核电厂作出了巨大贡献,4座在建核电厂也成了我们培养各方面人才特别是技术与管理复合型人才的特殊战场。当外协的骨干特别是年轻骨干重新返院的时候,我们院又在新的高度上获得了发展的活力。

如本文前几节曾经提到的那样,我院在为4座在建核电厂提供服务的同时,还为秦山一期、恰希玛等运行核电厂提供各种类型的技术支持。此外,我们还努力与大亚湾核电站建立联系,提供专项技术服务;我们也还投入大量人力总包特种反应堆工程设计,承接兄弟单位高温气冷堆、快堆、特种同位素生产技术等科研设计项目的分包任务;我们继续在非核民用工程与建筑市场发挥既有的优势,不断拓展业务范围;当然,如本文以后几节将要着重讨论的那样,我们也在不懈地为我国新一代核电技术的预研开发和"十五"、"十一五"潜在的新建核电项目积极工作。我们对市场的作动越深越广,市场对我们的反作动也越深越广。我院正在经历一场大转变。这场转变的实质是把我院从功能相对单一的核电研究设计院改造成为以核电为主业的具有综合功能的工程公司型的高科技企业。

3.2为业主抓好设计审查,最大限度地维护业主权益

秦山三期是一个进口项目。这与田湾、岭澳核电项目是类似的。按《秦山三期核电技术后援服务合同》的要求,我院秦山三期技术后援现场经理部的基本任务是协助业主审查总包商AECL及其分包商Bechtel的设计,处理业主与承包商之间的来往信函,处理工程建造和设备制造、验收、安装过程中发生的技术问题,为安全评审提供技术支持,参加调试准备,协调管理分包单位华东电力设计院的技术后援工作以及完成业主委托的其他支持性技术工作。其中,设计审查是核心工作,也是涉及业主权益的关键环节[16]。这是因为:作为总承包交钥匙工程,秦山三期的合同价是固定价,必须警惕与防止外商为节约投资而采用低标准的设计方案。按主合同要求,总包商AECL按概念设计和详细设计两个阶段向业主提交设计文件,业主按两个阶段进行设计审查。业主在设计审查中遵循以下原则:按合同规定的规范和标准进行审查,按合同规定的合同电厂的技术描述与供货范围进行审查,按合同电厂整体功能、质量和性能至少不低于参考电厂的标准进行审查,确保满足工程的安全性、可运行性、可维修性及性能要求。长达3年多的设计审查,评审了设计图纸20000余张,设计导则、设计要求、设计手册、技术规格书、分析报告、程序说明等各种设计文件1300余册,编写评审单约2300份,提出问题单2000余份,把住了设计质量关,为适合我国法规要求和秦山现场条件正确处理了一批设计变更,也及时处理了各种设计接口问题。设计审查增强了业主对合同电厂的信心,也通过发现问题明确了业主在规范、标准、安全原理与准则、安全分析方法与PSA应用、安全系统可靠性、计算机控制可靠性、设计变更合理性与完整性、调试、运行以及老化管理、寿命管理、信息管理等方面应注意加强控制的重点,为长期确保满足工程的安全性、可运行性、可维修性及性能要求提供了具体的依据。通过设计审查培养形成了一支熟悉重水堆核电技术的专业队伍,对合同电厂今后的生产运行、维护管理和技术改进具有长远的意义。

秦山三期设计审查的主要经验可归结为:设计审查要有一支基本队伍,在这支基本队伍中,现场经理部的派出人员与院本部的支持人员要密切配合,各学科、各专业要有有经验的技术人员主管;设计审查的任务要层层落实,按规定的管理程序形成评审意见;每个问题要有问题单和回答单,直到中外双方意见一致;设计审查的信函要及时处理、及时统计,确保审查方与被审查方的信息传递无疏漏、无脱节;每一项设计变更都要有专题技术总结,给出明确的评价与结论;整个设计审查要有全面总结,并对将来的电厂营运提出必要的建议。

辩证法是无情的,也是公正的。当我院承接秦山三期各项任务的时候,我们必须把相当一部分技术力量从熟悉的压水堆核电领域转移到生疏的重水堆核电领域,我们必须从头学起,必须边学习边挑重担,否则就不能胜任复杂的技术工作,就不能有效维护业主的权益。当我们深入重水堆核电技术的时候,我们发现长期积累的压水堆工程经验有助于我们理解两者的异同,有助于发现问题和解决问题,我们的认识水平从两种技术的交叉中得到了新的飞跃。当我们走过了艰难的历程准备着迎接秦山三期建成发电的时候,我们可以自豪地宣称,我院已经成为同时掌握压水堆和重水堆两类核电技术的设计院,我们院的市场前景更加宽广了。

3.3推动项目管理专业化,在实践中积累AE运作经验

在秦山三期项目中,总包商AECL负责总体项目管理以及核岛(NSP)的建造管理,BOP的建造管理则由业主秦山第三核电公司委托上海核工程研究设计院CMT公司承担,AECL负责NSP建造管理与BOP之间的接口[17]。BOP的管理范围覆盖了除核岛以外的所有施工工作包,主要包括:常规岛汽轮发电机系统、海水循环系统、输变电系统、取排水口、应急柴油机厂房以及电厂辅助设施和服务设施。

CMT是我院派出的独立运作的项目管理机构。它依托我院丰富的人才资源和技术资源,充分利用我院秦山一期和恰希玛项目的设计与现场服务经验,在实际运作中,还通过与美国Bechtel公司的合作,向国际工程咨询/承包公司(AE公司)的运行模式靠拢,对秦山三期BOP建造实施质量、进度、投资三大控制,特别是充分发挥设计经验的优势,对现场设计变更、施工质量进行严格的监督与控制。CMT参照AECL的管理程序,制订了一整套适合于国内施工承包商具体情况的工程管理程序,共112个。全部管理活动严格按程序办事。CMT的质量保证大纲每年进行一次评审,大纲与112个程序随工程进展和组织机构的变化不断修订升版,每次修订升版都以加拿大CSAN286.3现场建造管理标准为指导,并得到AECL现场管理机构的认可,也得到业主的认可。CMT引进了国际上工程公司通用的P3软件,用先进的工具与方法进行管理与控制。P3的引进为应用赢得值原理及其配套的工具来控制费用与进度打下了良好的基础。通过几年的实践,CMT培养了一批现代工程项目管理人才。CMT虽然只是负责核电厂工程的局部,但在功能上已十分接近独立的AE公司,已具备专业化项目管理的能力,可以提供国际型的现代管理服务。

长时期来,在我国核电领域,AE公司一直是空白,在需要引入AE公司来改善工程项目管理的时候不得不花高价从国外聘请。发展我国核电AE公司已成为我国核电界的迫切课题[18]。AE公司的各类活动主要归属软件范畴。从比较完整的意义上考察,它可为业主或总包商/主包商协调EPC(设计、采购、建造)各承包商的工作,也可为业主或总包商/主包商提供包括三大控制在内的技术与管理服务和其他咨询服务,硬件工作如设备制造和土建安装则分包给相关供货商和施工、建造单位。但是,AE公司不是虚设的"皮包公司",也不是变相的"行政公司",更不是拿钱的"抽头公司"。AE公司是AE业务专业化和产业化的客观需要和必然产物。在我国的现实条件下,核电AE公司的发展可分两步走。在当前,在条件具备的核电设计院内逐步建立比较完善的AE功能,承担核电项目的AE服务。在条件成熟以后,以这样的核电设计院为基础,从相关的管理机构及核电厂业主单位吸收适量专业技术和管理人员(主要是采购管理人员、经济分析与投资控制人员),正式组建AE公司。我院在秦山一期、恰希玛项目中积累的设计与现场服务经验,在4座在建核电厂和各运行核电厂中提供各类服务的经验,特别是为秦山三期提供技术后援和BOP建造管理的经验,已使我院具备了比较完全的AE功能,我院已有条件转变为比较完整意义上的AE公司,为我国核电AE业的发展作出积极的贡献。

3.4掌握现代管理技术,全面增强工程服务能力

为适应我院从功能相对单一的核电研究设计院向具有综合功能的AE公司型科技企业转变的需要,我们利用为4座在建核电厂提供服务的机遇,通过国防科工委立项,开展了现代核电管理技术的研究,包括核电厂建设项目管理技术研究[19]以及核电厂信息管理系统(IMS)技术研究[20]。在核电厂建设项目管理技术研究中,总结了我国核电建设项目的新经验,吸取了国内外管理领域的新思想、新理念,坚持实用性、可操作性和通用性原则,提出了适合我国国情的核电工程项目管理模式以及配套的管理技术、管理方法、管理程序,规划了这些模式、技术、方法和程序在三门核电厂等筹建项目中的应用。在IMS技术研究中,以美国核电业主要求文件URD的相关要求为指导,构建了适用于核电厂广义全寿期的IMS框架,设计了相应的技术数据库,开发了适用于核电厂设计的原型分系统DIMS。最终完成的IMS将既是设计工具,又是建造工具和运行工具。

DIMS已在我院投入运行。我院在恰希玛项目中就已建立规范的程序化管理体系。DIMS的投入运行使我院核电设计管理迈入了程序化管理与信息化管理相互结合的新阶段。已经建立并有效运行的管理程序体系构成设计信息管理系统DIMS的基准程序体系,DIMS的建立与运行则反作用于已经建立和运行的管理程序体系,推动它不断改进与完善,使它更趋自洽与完备。自觉地把握两者之间的这种辩证关系是在管理领域应用信息技术的正确途径。两者相互脱节、"两张皮"的态度与做法必然使信息技术的应用流于形式,归于失败,也必然使已经建立的程序化管理机制僵化、老化、退化,失去本来的积极意义。我院领导基于这种规律性的认识,加强了行政引导的力度,采取了切实的措施。可以相信,经过艰巨的持久的努力,一定会收到显著的成效。

管理是一个永恒的主题,无所不在的主题,也是一个与时俱进、不断发展的主题。企业兴衰成败从根本上说取决于管理。我院能否顺利地渡过转型期,能否更多更好地为我国核电事业服务,能否稳步地建立符合国情、院情的可持续发展机制,从根本上说取决于管理。我院在2001年7月1日从事业单位改为企业后做了大量与改制有关的工作,我院党政领导又把2002年规定为"管理年",开展一系列加强管理的活动,进一步优化企业内部管理体系。企业内部管理体系的优化与强化,设计管理中程序化与信息化的有机结合,核电项目现代管理技术研究与开发并同丰富的实践经验溶为一体,三个不同的层面,一个共同的目的:全面增强工程服务能力,在我国核电市场中再建竞争优势。

3.5拓宽视野,培育战略思维

战略思维不仅国家高层领导需要,一个企业同样需要。就我院而言,面对当前的特殊环境,面对核电要发展却没有新项目的暂时困难,更需要冷静的战略思考。我们在秦山三期等在建核电工程的新考验中得到了许多具有战略价值的新启示,这从前面几节的讨论中可以清楚地看到。现在我们已经有条件更为全面地回答这样一个问题:为了核电的未来发展,为了我院的未来发展,我们应该如何进行科学的、现实的战略策划[3,21,22]。

我国核电的未来发展与我国核电发展战略、能源发展战略、科技发展战略密切相关。我国核电战略管理的根本任务就是正确处理核电发展在国家能源发展和科技发展中的各种关系问题以及核电产业体系内部的各种关系问题,它涉及方针政策、法律法规、管理体制、发展方向、规划计划、技术路线、融资渠道、国际合作等一系列方面。国家级核电战略管理的机制、目标和方法以及由此产生的战略决策无疑是指导与影响企业级管理的决定性因素。核电企业的管理者必须清醒地认识到国家战略为自己构筑了一个怎样的操作平台。他们可以设法影响这个平台却无法按照自己的意愿重建这个平台,可以积极地利用这个平台去获取尽可能好的结果,却不能摆脱这个平台的约束去寻求想象中的"最优"。我们正是基于这样的认识来策划我们的企业级发展战略的。

企业级战略策划的根本任务是在企业的作用范围内正确处理与核电发展有关的各种关系问题以及企业管理体系内部的各种关系问题。就我院而言,已经形成和正在形成的与核电发展有关的若干基本关系大体上可以概括为:a.30万kW级压水堆机组的市场开拓与百万千瓦级压水堆机组的设计开发;b.运行核电厂的技术支持与新建核电项目的AE服务;c.作为发展主体的核电项目与具有广阔前景的其他核项目以及非核民用项目;d.研究开发、业务建设的超前投入与技术实力、技术优势的持续增长;e.骨干队伍的年轻化与人才结构的合理化;等等。这些基本关系相互交叉,并各有自己的下层展开,可以构成复杂的但是条理清楚的"关系树"。例如,30万kW压水堆机组的市场开拓可展开为商务与技术两大分支,技术分支可进一步展开为设计与工程服务,设计可分解为如何处理运行反馈与如何满足新版法规。又例如,百万千瓦级压水堆机组的设计开发可分解为新一代机组的预研开发与近期国产化项目的项目策划,后者又可展开为设计策划与工程服务策划,设计策划又可引伸出自主设计的策划与中外合作的策划。再例如,运行核电厂的技术支持可分解为重水堆与压水堆,新建核电项目的AE服务可设想成两步:健全设计院的AE功能与组建设计牵头的AE公司,如此等等。基于"树"的概念,处理这些关系问题的方针、政策、方法、步骤构成了我们的战略思维的框架。为各个层次、各种关系中关联双方的轻重缓急、交叉配合作出安排则是由这种思维产生的决策。

企业发展战略的形成与有效实施不是个人行为的产物,而是企业管理体系良性运转的结果。因此,企业管理体系的战略构架,即企业管理体系内部各种关系的设计是企业战略思维的另一个重要方面。经过不断完善的我院管理体系由7个要素组成,它们是:企业实体,文化建设,企业视野,企业规范,团队运作,人才开发,持续改进。这7个要素以企业实体为躯干构成一个"龟形图"。企业实体即企业的组织实体,是由企业组织结构、授权与职责分配所规定的指挥系统。企业文化建设的根本任务是塑造企业全部经济活动的灵魂,把企业全体员工的潜意识转化为自觉的意识,把自觉的意识转化为预期的行为。企业视野的广度与深度对于企业行为是起决定性作用的。把企业视野作为管理体系战略构架的一大要素具有特殊的重要性。显然,对政府意向、市场信号、业主要求、发展前景、潜在风险等外部态势的洞察越深越广,由此产生的关于方向与目标、方针与政策、战略与策略、规划与计划、关键性管理与控制、风险对策、预算与投资、效益预测等的内部策划就越正确。团队与人才是企业各项作业活动的主体。由法令、法规、合同等一系列外部要求与大纲、程序、标准等一系列内部要求构成的企业规范是各项企业活动的依据。企业级的矩阵式组织与作业层的团队式管理以及"以人为本"的人才开发相结合是我院管理体系运行的基本模式。绩效度量以及一系列检查、监查、审查、评价、反馈与根源分析、过程再设计等活动为这种运行模式和整个管理体系构建了一个充满活力的持续改进机制。我院于今年7月发布的管理手册完整地、详尽地描述了7个要素的内涵和它们的相互关系以及实施要则[23]。

战略思维使我们对我国核电的光明前景充满信心,也使我们对自己企业的未来发展充满信心。

4为实现百万千瓦级压水堆核电厂的国产化坚持不懈地努力

国产化是我国核电的根本出路。我国核电是从国产机组起步的。我们有了独立开发30万kW级压水堆核电机组并把它送出国门的经验,现在,我们又有了消化国外技术自主建设60万kW级压水堆核电机组的经验。我们完全有理由相信,我们一定能够主要依靠自己的力量实现百万千瓦级压水堆核电机组的国产化。

4.1坚持"以我为主、中外合作"的方针,积极开展设计预开发

多年来,无论经历怎样的风雨曲折,我院始终保持一支精干队伍坚持百万千瓦级压水堆核电机组的设计预开发工作。这些工作大体上从三个方面开展[24]:

第一,与外国公司合作进行百万千瓦级核电厂概念设计,主要包括:1996年初,与华东电力设计院、上海电气(集团)总公司同美国西屋公司、西班牙SEPI核电集团和日本三菱重工组成的西屋公司联队合作,进行百万千瓦级核电厂CPWR-1000概念设计,经过一年多的工作,完成了设计任务。1997年7月至1998年5月,与ABB-CE公司合作,完成了系统80-1100压水堆核电厂核岛的概念设计。1998年10月至1999年10月,与日本三菱重工举办了4次合作交流会,在此基础上,我院向中核集团公司和国家电力公司提出了四环路PWR-1150(1200)核电机组的技术特性及国产化分析报告。

第二,开展百万千瓦级压水堆核电厂立项建设前期工作,其中包括:1998~1999年,受国家电力公司和山东电力公司委托,由我院与华东电力设计院合作编制山东海阳核电厂可行性研究报告,并提交两个百万千瓦级压水堆核电机组方案附件。可行性研究报告中,遵循"以我为主、中外合作"的方针,专章论述了国产化的实施。2001年1月,受中核集团公司和浙江三门核电厂筹建部门委托,我院承担前期工作以推进三门项目。我院把三门项目列为工作重点,编写了可行性研究报告,厂址前期施工方案通过了集团公司的初步审查。现在,现场四通一平、土石方开挖、地基处理施工设计已结束,施工队伍已经进场,应急道路已经打通,前期施工全面启动,三门立项已奠定坚实基础。

第三,为我国新一代百万千瓦级压水堆核电厂科研、设计开发与兄弟单位协同工作,其中包括:从2001年1月开始,在中核集团公司国产化核电厂标准设计领导小组的组织下,与北京核工院、中国核动力院分工进行CNP-1000百万千瓦级核电厂标准设计工作,为三环、177燃料组件的主方案和其他对比方案完成了大量计算分析,提交了总体设计文件。通过这一阶段的工作,研究了影响核电安全与经济性能的若干重要因素,评估了自主设计与设备国产化的能力,锻炼了队伍。从2001年底、2002年初开始,在中核集团公司的组织下,与北京核工院、中国核动力院一起积极参与我国新一代压水堆核电机组科研开发的规划工作以及预发展阶段的项目建议工作。在这一阶段,我院以四环、193燃料组件、1350MW为主要推荐方案开展了一系列比较分析,为确定主攻方向和设计模式提出建议。

上述三方面的工作清楚地表明,我院始终把自己纳入我国新一代百万千瓦级压水堆核电厂战略性开发的总框架中,始终按照不断发展变化的节拍积极配合国家主管机关和中核集团公司进行技术开拓。我国新一代核电厂战略性开发的具体实施方案即将形成。我院有了长期的技术积累,必定能在今后的工作中更加有效地发挥作用。

4.2抓关键设计技术与设计工具,全面提升自主设计能力[25]

为全面提升百万千瓦级核电厂自主设计能力,跟踪与满足URD要求,我院在"九五"期间开展了30多项设计技术研究,按核电通用技术研究、高性能燃料组件研究、先进压水堆核电站关键技术研究三个大类展开,涉及反应堆物理、热工水力、严重事故分析、燃料组件设计、管道力学、数字化仪控系统、结构力学、材料、信息技术等学科,覆盖了核电厂设计的各主要专业领域。其中,先进压水堆核电站关键技术研究的任务是填平补齐百万千瓦级设计中的技术缺项,增加技术储备,追赶国际水平,向URD靠拢,主要包括6个方面:完成百万千瓦级核电站第三代安全壳的设计分析和试验研究;完成百万千瓦级核电站核岛优化布置方案;LBB分析程序的实践和应用;PDS程序的实践和应用;关键主设备分析法设计的实践和应用;主要设计软件的配套与改进。

在秦山、恰希玛两座30万kW级核电厂设计研究过程中,在与西屋公司、西屋联队、日本三菱等联合进行百万千瓦级核电厂概念设计以及广泛的技术合作与交流过程中,我们通过自行研制和开发以及从国外引进,逐步建立了比较完整的核电厂设计软件体系。这个体系有以下特点:堆芯核设计与燃料管理以及热工水力设计程序系统功能全面配套,经过充分验证,具有足够的先进性、通用性和精确度;概率安全分析与严重事故分析程序系统具有90年代先进水平,在秦山、恰希玛设计与技术支持中已投入实际应用,使我院成为国内唯一完整进行过核电厂一、二级PSA分析的研究设计单位,这套系统已可用于百万千瓦级核电厂严重事故分析与概率安全评价;设备分析法设计程序系统从CAD设备设计图纸到模型抽取、载荷库输入、材料库输入、结果评定方法与最终后处理输出全面实现自动化,方法通用、先进,数据库符合ASME准则,分析评定全面考虑了运行载荷、辐照、应力腐蚀、流致振动等各方面的要求;LBB与相关的热分层分析计算程序系统已在恰希玛核电厂得到成功应用,对简化设计、减少投资、提高核电厂整体安全性起到了积极作用;安全壳设计程序系统具备国际上最先进的结构设计能力,已成功地应用于第三代安全壳的设计;PDS是世界通用的先进的电厂设计系统,在我院承担的"核电厂厂房布置模块化技术研究"中完成了一系列开拓性工作。

我院在抓关键设计技术以及设计软件等设计工具的时候,充分估计了自己的优势,也充分分析了自己的差距。这些差距主要是:国内百万千瓦级机组运行堆年少,经验反馈不多,设计支持性资料不足,特别是PSA所需设备可靠性数据不够完整或缺少代表性,导致对系统平衡设计缺乏足够的评估能力;大部分设计方法和设计软件尚未在百万千瓦级核电厂的系统设计与设备设计中实际应用,特别是设备设计,若干项目需试验验证;某些事故分析程序因国内验证设施不充分,不具备验证能力;严重事故的系统研究刚起步,缓解措施的设计能力与经验不足;国内核电厂还没有采用全数字化仪控系统的经验,为构建专家系统知识库所需的核电厂运行经验也十分有限,保护系统的软件平台等尚难建立;为评价大LOCA工况下的安全裕量,缺乏经过验证的最佳估算程序;PDS需进一步完善参考数据库,增加新的管道材料等级,提高利用率。这些差距的消除,一方面有赖于我们自己继续攻关,另一方面也提出了需要中外合作的具体课题。

4.3研究规律性问题,为实现安全性与经济性、先进性与成熟性的统一献计献策

安全性与经济性的统一、先进性与成熟性的统一是URD的精髓。我国新一代压水堆核电厂必须实现这两个统一。在百万千瓦级压水堆核电厂设计预开发开始以后,特别是近两年,我院对现代核电技术发展中具有规律性的问题加强了研究[22,25,26,27,28]。这些研究加深了我们对两个统一的理解。我们深切地体会到,这种研究对于正确的决策是至关重要的。当然,我们的研究尚属初步,现仅就以下5个方面作一些讨论:现代核电厂堆型发展的基本趋势;堆芯低功率密度的设计思想;大的单机容量与大的环路负荷的合理配置;核安全法规要求的演变;影响建造成本的若干因素。

我国核电发展的压水堆技术路线是80年代初从秦山一期开始确定的。现代核电厂堆型发展的基本趋势表明,热中子堆仍将是21世纪核电的主力堆型,其中,压水堆占半壁天下的局面仍将长期保持。我国核电的技术路线符合这一基本趋势,也符合我国国情,必须坚定不移地坚持。高温气冷堆的优点与先进沸水堆的堀起不足以动摇我们二十多年来行之有效的战略决策。我们通过不同容量、不同环路压水堆核电厂的对比分析以及压水堆堆芯优化设计方向的研究,逐步形成了较大的机组、较大的环路与较大的堆芯适当组合的方案设想,并清楚地反映在逐步演进的技术建议中。在这里,"百万千瓦级"的概念扩充了,"低功率密度"与"高的堆芯功率"在内涵上不再是不相容的了。这些研究还使我们对堆芯燃料管理策略的确定以及高性能燃料组件的选型有了明确的思路。安全性与经济性始终是核电发展的两大主题。安全性与经济性依赖于先进性与成熟性,先进性与成熟性服务于安全性与经济性。我院不断跟踪、及时研究国际、国内核安全法规要求的演变,组织翻译URD文件供全院技术人员参考,举办研讨会分析URD与欧洲用户要求EUR的异同,由此我们加深了对现代核电厂安全目标与安全基础的理解,对关于严重事故的预防和缓解、PSA方法的应用、设计管理、经验证的工程实践、改善人机接口、采用计算机的控制和保护系统等一系列重要技术政策有了较好的把握。我们通过核电厂工程项目管理模式研究,分析了影响建造成本、建造周期的若干因素,着重考察了国产化在这些因素中的关键性作用,提出了与工程技术方案配套的工程管理方案。

显然,如果我们能下更多的功夫,更加深入更加全面地研究那些具有规律性的问题,我们的决策就会少走弯路,我们的认识就更易于统一,我们的工作效率就可以显著提高。

4.4在大力协同中正确定位,一切服从核电发展的全局

大力协同是一个宽泛的概念。秦山一期、大亚湾、恰希玛等核电站都是大力协同的成果,4座在建核电厂也都离不开全国各方面力量的大力协同。这里包括"机"、"电"、"核"的大力协同,中核集团与广核集团的大力协同,集团公司内部各单位的大力协同以及其他各种层次、各个领域的大力协同。在大力协同中正确定位,不仅是领导机关的责任,也是每一个业务实体都要面对、都要处理的问题。定位的偏差是一切不协调与内耗的根源。我国百万千瓦级压水堆核电厂设计研究是一个庞大的复杂的高难度的系统工程,既与整个核电事业的前途、命运休戚相关,又与各个核电研究设计单位的前途、命运紧密相连。竞争是不可避免的。但是,我们清醒地意识到,必须建立一种多赢的机制,使竞争纳入良性循环的轨道,推动全局的发展。

什么是核电发展的全局?从比较完整的意义上理解,它应该包括核电产业与其他产业的关系问题,核电产业的中远期发展与近期发展的关系问题,核电产业中研发、设计、工程服务、运行支持等各个领域的关系问题[22]。在这里,毫无疑问,领导机关的规划与决策是影响深远的。作为一个企业,对自己在这个全局中的地位与作用始终保持清醒的估计也是十分重要的。我院对自己的能力与经验充满自信,我院也清楚地知道百万千瓦级压水堆核电厂的设计开发与国产化实施必须依靠各相关单位的合理分工与大力协同。因此,我院怀着满腔热情,以高度负责的精神,积极主动地提出各种建议,针对潜在的项目与当前工作的具体特点,从本院与兄弟单位的具体条件出发,设想了几种分工协作的具体方案。我们深信,有国防科工委与集团公司的正确领导与引导,有兄弟单位之间的相互理解与支持,核工业战线长期培育的大力协同的优良传统一定会得到继承与发扬,我国核电发展的近期目标和长远目标一定会成功实现。我院将一如既往,以全局利益的需要为基点,在设计、科研、工程服务、运行支持等各个领域勇挑重担,作出贡献。

4.5按照两步走的部署,踏踏实实做好工作

国家计委在"十五"能源发展规划中提出,"适度发展核电,加快核电国产化,充分利用我国已经形成的核电设计、制造、建造和运营能力,以我为主,中外合作,以有竞争力的电价为目标,实现核电国产化。同时积极支持我国自行开发新一代核电站的工作,为"十一五"及以后核电的发展奠定基础"。据此,国防科工委与中核集团公司都作了"两步走"的部署。第一步是落实"十五"期间将要开工建设的核电国产化项目,第二步是策划"十一五"及以后以自行开发的新一代核电技术为基础进一步发展核电。从前几节的讨论可以清楚地看到,我院已按"两步走"的部署做了大量工作。一个不可忽视、迫切需要解决的问题是如何处理"两步"之间的关系以及在正确处理此关系的基础上合理分工、组织力量,在项目一旦落实、预研开发计划一旦批准以后,立即有条不紊地把两条战线的工作展开。我们正在看似平静的环境中针对国家主管部门和集团公司可能形成的具体决策沉着备战,既避免打乱仗,又防止时紧时松贻误战机。我们设想,我院一方面在三门项目中承当总体设计院工作,为业主全面提供AE服务,另一方面,在新一代压水堆核电机组科研开发中按集团公司统一规划承担课题,是与"两步走"的整体部署一致的,是现实可行的。我们正踏踏实实地继续做好各种准备工作。

5结语

在我国有了原子弹、氢弹暂时还没有核电的20世纪70年代前后,有一个国家曾经在联合国妄称中国没有核电厂算不上核大国,因为这个国家虽然没有原子弹与氢弹却有买来的核电。30多年后的今天,我们不仅在核武器领域进一步成熟了,我们也不仅为世界航天史书写着光辉的篇章,我们还在国际核电市场占有了一席之地。我们有了自己的核电技术,成为世界上少数几个能够独立自主地设计核电厂的国家。今天,我们的目标是使"中华牌"的核电厂大型化、现代化,最终以具有中国特色的先进性跻身于世界核电之林。这是历史的责任,民族的期望。展望10年以后,20年以后,30年以后,更加强大的中华核电之光必将更加辉煌地普照大地。


参考文献

1.欧阳予.我国30万千瓦压水堆核电站设计的主要技术特性.核科学与工程,1983,3(1):1

2.欧阳予,张永钱.秦山动力堆核特性设计研究.中俄核科学家论文集.北京:原子能出版社,1994-06

3.蔡剑平,程平东.我国核电自主开发的基本经验与可持续发展战略-从秦山I期工程建设经验谈起.中国工程院工程科技论坛 中国可持续发展核电战略研讨论文.北京,2000-04

4.秦山核电公司.第一个五年发展规划纲要(二○○一年-二○○五年),2000-11

5.程平东,沈炜,沈六华等.秦山和恰希玛核电厂堆芯燃料管理策略选择.核动力工程,1999,20(2):97

6.窦一康.核电站的老化管理与寿命评估.核动力运行研究,2002,15(2):30

7.孙汉虹.《巴基斯坦恰希玛核电工程设计总结》序.上海核工程研究设计院,2001-09

8.耿其瑞,程平东.恰希玛核电厂设计的安全思想和管理准则.核电工程与技术,1997,10(3):1

9.IAEASafetySeries75-INSAG-3,1988

10.IAEA-TECDOC-682,1992

11.赵成昆,汤搏.制定"新建核电厂设计中几个重要安全问题的技术政策"的背景及安全目标和技术要求的确定.核安全,2002(2):6

12.耿其瑞,沈增耀,史沛华等.巴基斯坦恰希玛核电工程设计总结.上海核工程研究设计院,2001-09

13.程平东.核电厂设计中的质量保证与质量文化.核电工程与技术,1996,8(2):44

14.史沛华,凌克持,王国英.恰希玛核电站的设计管理.在建核电站工程项目管理交流会文集.连云港:2000-09.221

15.孙汉虹,程平东.核电发展的新机遇和新挑战.核电工程与技术,1998,11(3):1

16.秦山第三核电有限公司设计管理处.秦山三期(重水堆)核电站工程设计管理.在建核电站工程项目管理交流会文集.连云港:2000-09.197

17.秦山第三核电有限公司工程计划处.秦山三期(重水堆)核电站工程进展及管理模式.在建核电站工程项目管理交流会文集.连云港:2000-09.25

18.沈增耀,程平东.核电项目管理模式优化和AE公司.核能发展战略研讨会论文集.乌鲁木齐:中国核学会核能动力学会,1999-08.141

19.沈增耀,程平东,吴剑鸣等."核电工程项目管理技术研究"研究报告.上海核工程研究设计院,2001-09

20.周梦君.大型核电厂信息管理系统研究开发.上海核工程研究设计院,2001-09

21.孙汉虹,程平东.迈入21世纪的我国核电自主化.上海市原子核学会核能专业委员会/核能设备专业委员会年会文集.上海:2000-01.12

22.沈增耀,程平东,吴剑鸣.核电厂工程项目管理模式研究.上海核工程研究设计院,2001-09

23.《管理手册》,SYMM-01.上海核工程研究设计院,2002-07

24.孙汉虹,杜圣华.以我为主研究开发核电设计技术.上海核电三十年.2001-12.41

25.郑明光,蔡剑平.百万千瓦级压水堆核电站自主设计能力综述.上海核工程研究设计院,2001-02

26.刘正纶,程平东,朱鑫官.我国百万千瓦级压水堆核电厂堆芯优化设计的方向.第八届反应堆数值计算和粒子输运学术会议论文集.深圳:2000-10.250

27.耿其瑞,程平东,刘正纶.三环、四环压水堆核电厂技术经济初步分析.核电工程与技术,2002,15(3):1

28.程平东,司胜义,黄锦华等.可燃吸收体燃料的反应堆性效应与经济性分析.核电工程与技术,2000,13(4):1


来源:中国电力技术资讯
友情链接
北极星工程招聘网北极星电气招聘网北极星火电招聘网北极星风电招聘网北极星水电招聘网北极星环保招聘网北极星光伏招聘网国际节能环保网光伏论坛IC资料网压力传感器招标信息分类电子资料百年建筑网

广告直拨:   媒体合作/投稿:陈女士 010-52898473点击这里给我发消息

关于北极星 | 广告服务 | 会员服务 | 媒体报道 | 营销方案 | 成功案例 | 招聘服务 | 加入我们 | 网站地图 | 在线帮助 | 联系我们 | 排行 |

版权所有 © 1999- 北极星电力网(Bjx.Com.Cn) 运营:北京火山动力网络技术有限公司

京ICP证080169号京ICP备09003304号-2 京公网安备 11010502034458号电子公告服务专项备案