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我国核电自主开发的基本经验与可持续发展战略

来源:中国电力技术资讯 作者:佚名 发布日期:2008-5-30 18:19:04
关键词:  电力 发展 核电
我国核电自主开发的基本经验与可持续发展战略

——从秦山一期工程建设经验谈起蔡剑平程平东

(上海核工程研究设计院,上海200233)

  我国核电的自主开发是从秦山一期30万kW压水堆机组起步的。秦山一期的建成结束了祖国大陆无核电的历史,开辟了我国核能发展的新纪元。以秦山一期为原型的我国第一座出口核电厂--巴基斯坦恰希玛核电厂的建成,标志着我国自已的核电技术经受了运行实践的验证已从原型开发转入商用开发。秦山二期在借鉴国外成熟技术的同时,继续坚持自主建设的发展道路,迈出了国产机组大型化、标准化的第一步。大亚湾的特殊作用是不可低估的,而且,从它的后续项目--岭澳核电厂开始,国产化计划已稳步启动。在成套引进国外设备的秦山三期和田湾核电厂,在工程项目管理、设计、采购、施工、调试等各个不同领域也都不同程度地涌动着为我国核电进一步自主发展作贡献的积极性。

  近30年来,我国核电发展虽几经曲折,但是自主开发的主流未被动摇。在秦山一期、二期和大亚湾核电站的基础上,以符合URD要求的国际下一代压水堆核电技术为目标,开发拥有自主知识产权的百万千瓦级先进压水堆核电厂已合乎逻辑地进入我国核能界的战略思考和具体规划。

  我国核电自主开发的基本经验是得之不易的宝贵财富。我国核电可持续发展的战略思想就孕育在这些基本经验之中。揭示和阐发可持续发展规律,制订和实施可持续发展战略,与认真总结和正确对待这些经验互为因果,互为前提。由秦山一期开创,在一系列后续工程中得到发展和提高的这些经验可归结为:坚持正确的技术路线;掌握关键技术和核心技术;重视工程项目管理自主化的牵头作用和保证作用;机、电、核大力协同,不断优化战略管理机制;立足两大发展战略,保持适度发展的势头。本文以下各节将在概述这些基本经验的基础上,讨论我国核电可持续发展的若干基本问题,希望对决策有参考价值。

1 坚持正确的技术路线

  经过六、七十年代激烈的堆型之争和艰苦的摸索实践,秦山一期毅然走上了压水堆的道路,此后逐步形成了我国核电以压水堆为主的技术路线。这条路线是符合我国国情的,也与近半个世纪以来国际核电发展的潮流相一致,是应该继续坚持的。

  安全性与经济性的统一,先进性与成熟性的统一,现阶段发展与长远发展的统一是确定技术路线的准绳。技术路线的内涵在一定时期内必须是明确的、稳定的,但又不是机械的、僵化的。务实的、辩证的技术路线是我国核电可持续发展的基石。

  我国核电以压水堆为主的技术路线,经过秦山一期、二期和大亚湾的实践,已迎来自主开发大型机组的新阶段。把30万kW等级的标准回路、百万千瓦等级的机组容量、符合URD要求的建设目标作为新阶段的主要特征是经得起推敲的,实事求是的。人们有理由期望,正确的技术路线能够较好地落实在具体的实施策略上。

2 掌握关键技术和核心技术

  秦山一期的自主开发是从掌握关键技术和核心技术入手的。秦山一期的国产化比率高达设备总投资的70%以上,恰希玛核电厂进一步提高到80%;科研试验、软件建设、设计分析、安全评价从秦山一期筹建开始就立足国内,并迅速形成比较完整的体系。我国核电自主开发的综合技术能力由此奠定了基础。在"以我为主,中外合作"的新阶段中,掌握关键技术和核心技术仍然是不可动摇的宗旨。以NSSS(核蒸汽供应系统)设计技术为标志的自主知识产权是我国核电可持续发展的生命线。

  秦山一期并网发电已进入第9个年头和第5个燃料循环,曾经创下连续200多天安全运行、年负荷因子高达84.5%的记录。对于一座原型电厂,这样的成绩在国际上并不多见。但是,与国外原型电厂一样,秦山一期也曾出现过因经验不足而造成的实际问题。第4次换料期间发现的吊篮故障是一个典型事例。根据ABB的检查结果和国内外有关专家的分析评定,认为吊篮筒体整体结构完整,有足够刚度;经过西屋公司采用秦山原设计1:5水力模型实测数据和西屋公司1:7模型试验的结果和经验,借助当前最先进的计算机程序进行校验和计算,证明秦山原方案的流场分布和流致振动与西屋设计的核电厂相比,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管结构改为整体结构,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、更加牢固地掌握了吊篮设计技术,形成了真正属于自己的知识产权。另一个典型事例可以追溯到秦山启动初期。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,惊动了不少领导和专家。经过反复分析、论证,确定了调整个别核数据和改进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4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。有了秦山一期的经验,我们满怀自信,继续努力,继续在十分困难的条件下,坚持创业,以国外非商用原型软件为基础,进一步独立研制发展了完整配套、具有先进水平的新一代适用于自主开发现代百万千瓦级核电厂的堆芯核设计与燃料管理程序体系。这样的程序体系对我们来说不是也不可能是不知其然也不知其所以然的"黑匣子",因为"know-how"在我们手上,产权是自己的。

  前面两个实例是在起动、运行过程中发现和解决的。通过秦山一期工程总体、核岛和35个子项的设计以及12卷109册设计文件的编制,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项非标设备的设计以及53类338套15196张设备图纸的绘制,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、一EEE等一系列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,7091份工程设计变更的处理,4次换料设计的考验,8年半的运行跟踪,我们解决了大量技术难题,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,造就了一支经验丰富、能攻坚取胜的技术队伍。

  回顾秦山一期的艰苦历程,使我们深切地感到,关键技术和核心技术的突破决非轻而易举,自主开发核电是责任重大的,要有一点精神的。大型机组要真正走上国产化道路,必须把自主设计,把掌握关键技术和核心技术放在首位。这是要花代价的,要做大量实实在在工作的,也是会有曲折和风险的。但是,我们毕竟积累了自己的经验,站到了坚实的基础上,我们的自主设计能力和我们为未来描绘的蓝图是真实可靠的。

3 重视工程项目管理自主化的牵头作用和保证作用

  重视工程项目管理自主化是我国绝大多数核电建设项目的共同特点。业主是项目法人。项目管理自主化就是业主拥有项目管理自主权。秦山一期从一开始就有独立自主的业主和业主伙伴关系,为规划和实施高起点的自主开发,包括技术引进的有效性提供了保证。从秦山一期、二期到岭澳、田湾核电站,工程项目管理的模式各不相同,但是都以业主自己负责为主导思想和基本目标。随着我国核电建设迈入自主化新阶段,核电项目管理由业主自己牵头已成为一种发展趋势。作为业主延伸的AE实体/AE公司在项目管理中的重要作用也逐渐被认识。进一步改进、完善项目自主管理的模式、方法,建设适合国情的AE实体/AE公司已成为我国核电可持续发展的迫切要求。

  AE公司的各类活动主要归属软件范畴,它要为业主协调各承包商的工作,也要为业主提供包括三大控制在内的有偿服务。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"。除了工程项目管理以及包括设备采购、施工管理、调试启动、质量保证、质量控制和技术引进等在内的管理服务以外,在AE公司的软件工作中,工程设计占据十分重要的位置。AE设计覆盖了NSSS供货商业务范围以外的几乎全部工作,而后者通常只占电厂投资的百分之十几。韩国、西班牙、比利时等国高比率的核电国产化可以说都是由AE自主化启动和带动的。没有NSSS供货能力的比利时能在20多个国家的核工程建设中发挥作用,凭借的就是AE的力量。

  在主要承担NSSS设计任务的同时,我院和核工业系统以及电力系统的兄弟设计院一起为秦山一期以及其它核电工程项目提供了各种类型的AE设计服务和管理服务。通过一系列机组的建设,三大核电基地的业主也都培养了一批又一批具有实际经验的项目管理专业干部。在我国,组建AE公司的条件已趋成熟。重要的仍然是加强规划和引导,避免无序竞争,防止好经念歪。只有这样,才能真正提高项目管理自主化的能力和水平,为核电可持续发展提供保证。

4 机、电、核大力协同,不断优化战略管理机制

  秦山一期是"机"、"电"、"核"大力协同的成果。机、电、核大力协同是我国核电走上成功之路的重要前提。进一步理顺机、电、核三者在核电战略管理机制中的关系十分重要。我国核电近30年的发展史表明,理顺这种关系的障碍主要不在企业层次,不在基层。基本国策、政府导向和管理体制是核电战略管理机制的灵魂和核心,也是进一步理顺这种关系的根本所在。

  核电管理体制的突出问题是机、电、核在行业层次上的关系不顺,造成了核电姓"核"还是姓"电"的无休止的争论以及核电设备制造业的分散和自发状态。广大核电工作者迫切希望彻底改变这种局面。毫无疑问,机、电、核三大行业在政府主管部门统一领导下,相互配合,协调发展,在一定时期内仍将是我国核电战略管理的主体。另一方面,在我国,核电业主的多元机制作为革命性的活跃因素实际上已经在现有管理体制的总框架中形成。明确政策,制订规范,鼓励和引导这种因素的健康发展有利于加快核电的产业化进程和市场机制的发育生长。随着核电产业的日趋成熟,我国核电管理体制将逐渐演进,这是不以人的主观意志为转移的客观过程。

  不断优化战略管理机制的实质是不断改善核电领域的生产关系,这是要下大决心研究解决的。只有这样,我国核电可持续发展才能获得不竭的动力。

5 立足两大发展战略,保持适度发展的势头

  我国是核电发展中国家,也是未来的核电大国。我国核电可持续发展战略应该既是我国能源发展战略的组成部分,也是我国科技发展战略的组成部分。秦山和大亚湾两大核电基地的成就以及它们的扩建和新基地的开拓已经证明也必将进一步证明,无论是对地区局部,还是对国家整体,能源、环境、科技和经济的协调发展都需要核电核电项目不宜断档。技术与人才的断层将带来难于弥补的损失。保持适度发展的势头,不仅符合核电自身发展的规律,也是我国在21世纪迈入世界经济大国和科技大国行列所必须的。

  没有党中央、国务院的正确决策,没有核工业部/核工业总公司的直接领导,没有电力、机械等各行各业的密切配合,没有选址、设计、科研、采购、建造、调试、运行等各个领域全体职工的共同奋斗,没有全国人民的理解、鼓励和支持,就不会有秦山一期。秦山一期工程建设的经验以及这些经验给我们的启示比本文从有限几个侧面所作的概述要丰富得多,深刻得多。我们深信,从秦山一期起步的我国核电事业必将在自主化方针的指引下走上可持续发展的康庄大道。



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