邢繼：“華龍一號”是安全標(biāo)準(zhǔn)最高的核電站

　　本報記者 鄭蔚

　　“11月27日，我國自主三代核電‘華龍一號’全球首堆——中核集團福清核電5號機組首次并網(wǎng)成功。這在核電站建設(shè)進程中是一個重大節(jié)點?！敝泻思瘓F首席專家、“華龍一號”總設(shè)計師、中國核電工程有限公司總工程師邢繼昨天告訴記者。

　　9月4日下午，生態(tài)環(huán)境部在京向中核集團福建福清核電有限公司頒發(fā)福清核電5號機組運行許可證。當(dāng)天下午，福清核電5號機組首爐燃料裝載正式開始。很快，總計177組燃料組件順利入堆，標(biāo)志著該機組進入主系統(tǒng)帶核調(diào)試階段。

　　邢繼說：“我們將在今年年底前完成核反應(yīng)堆滿負(fù)荷168小時運行試驗。通過‘168大考’，福清5號機組才能完美交付運行?！?/p>

　　“華龍一號”的成功研制，將使我國成為繼美、法、俄之后又一個具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)的國家?！啊A龍一號’將是世界上安全標(biāo)準(zhǔn)最高的核電站之一?！毙侠^說。

　　11月24日，邢繼獲“全國勞動模范”稱號。

　　“我們正簽核電協(xié)議，福島核電事故發(fā)生了”

　　邢繼對2011年3月11日這一天的記憶特別深刻。

　　他說，這是所有核電行業(yè)從業(yè)人員都忘不了的一天。這一天，改寫了全世界關(guān)于核電安全的標(biāo)準(zhǔn)。

　　那天下午，日本時間14時46分，日本遭遇了里氏9.0級大地震。地震發(fā)生時，福島第一核電廠6臺機組中的1、2、3號機組正運行發(fā)電，4、5、6號機組在停堆檢修。地震導(dǎo)致核電廠所有的廠外供電喪失，3個正在運行的反應(yīng)堆自動停堆。按設(shè)計要求，廠內(nèi)應(yīng)急柴油發(fā)電機自動啟動，一切尚在可控狀態(tài)。

　　但地震發(fā)生46分鐘后，令人恐怖的災(zāi)難發(fā)生了：地震引發(fā)的海嘯卷起了超過14米的海浪，抵達(dá)日本東北海岸。海嘯以不可抵擋之勢淹沒了福島第一核電廠按照防護最大5.5米海浪建造的防御設(shè)施，涌入的海水侵襲了所有的核電機組。應(yīng)急柴油發(fā)電機電源、直流供電系統(tǒng)均遭遇滅頂之災(zāi)，核電廠頃刻之間喪失了所有的交直流電源。

　　“福島第一核電廠被海嘯襲擊的當(dāng)天，我正在北京參加引進美國西屋公司AP1000核電技術(shù)的簽約儀式。正在簽約時，得知日本發(fā)生大地震的消息。簽約現(xiàn)場都是我們核電行業(yè)的人，立即就開始擔(dān)心日本核電站的安危。當(dāng)時還不知道地震引發(fā)的海嘯究竟有多嚴(yán)重、造成的危害有多大，于是大家就不斷打電話了解相關(guān)信息，非常急切地想知道當(dāng)?shù)睾穗姀S的受災(zāi)情況?！毙侠^回憶說。

　　而福島正無法抗拒地走向恐怖的深淵：由于電力完全喪失，外部救援無法實施，1、2、3、4號機組的堆芯迅速升溫，鋯金屬包殼在高溫下與水作用產(chǎn)生了大量氫氣。次日下午3時36分，1號機組燃料廠房發(fā)生氫氣爆炸；14日11時01分，3號機組燃料廠房又發(fā)生氫氣爆炸；15日6時，4號機組燃料廠房發(fā)生氫氣爆炸，大量放射性物質(zhì)向周邊泄漏。

　　“福島核事故從核電站斷電斷水導(dǎo)致堆芯熔毀，再到鋯-水反應(yīng)引發(fā)氫氣爆炸，每一步的惡化都沒有超出人們的認(rèn)識和預(yù)計，再現(xiàn)和印證了人們對嚴(yán)重核事故后惡化現(xiàn)象的認(rèn)知。”邢繼說，“它也再次印證了墨菲定律，那些我們原先認(rèn)為概率很低的事故，似乎不可能發(fā)生的事故，依然有可能發(fā)生?！?/p>

　　福島核事故舉世震驚，全球原本高速發(fā)展的核電快車幾乎同時被踩下了“剎車”。有的西方國家因此宣布從此不再發(fā)展核能。中國政府的反應(yīng)是非常迅速的，3月16日，福島核事故還沒有消停，國務(wù)院就召開會議決定立即對我國核電站進行全面的安全檢查，同時全面審查在建核電廠，暫停審批新上核電項目。國家核安全局在下達(dá)的《福島核事故后核電廠改進行動通用技術(shù)要求》中，提出了更高的安全標(biāo)準(zhǔn)。

　　“當(dāng)時，挫折感確實很大。為了CP1000核電項目，我們中核集團奮斗了十多年，已經(jīng)通過了國家核安全局的嚴(yán)格審定，眼看具有三代特征的CP1000項目要正式開工，福清核電廠都已經(jīng)準(zhǔn)備給機組澆筑第一方混凝土了，突然項目被叫停。但即使在這樣的非常時刻，我始終認(rèn)為中國需要核電，國家發(fā)展核電的大方向不會改變，改變的只是政府對核安全的要求更高了。”邢繼說，“我當(dāng)時想的是如何盡快地把團隊從迷茫失落的氛圍中拉出來，按照國家提出的‘建造國際上安全標(biāo)準(zhǔn)最高的核電站’的要求，和同事們一起拿出安全標(biāo)準(zhǔn)更高的設(shè)計方案，這就是后來的‘華龍一號’?！?/p>

　　福島第一核電廠從技術(shù)等級來說，是第二代核電站，二代核電站的安全標(biāo)準(zhǔn)是必須考慮電站發(fā)生可能性較大的事故，這叫“設(shè)計基準(zhǔn)事故”，而對可能性較低的“超設(shè)計基準(zhǔn)事故”，只需在設(shè)計時適當(dāng)考慮，而不是必須考慮。但第三代核電站的安全標(biāo)準(zhǔn)更高，必須考慮概率極低的“超設(shè)計基準(zhǔn)事故”。

　　“福島核事故，確實讓整個核電行業(yè)警醒了很多。正是歷次核事故的慘痛教訓(xùn)，讓行業(yè)不斷摸索核電怎么能更加安全的理論和方法?！毙侠^說。

　　在2012年3月的核安全峰會上，中國政府宣布“在確保安全的基礎(chǔ)上高效發(fā)展核電”的核電發(fā)展戰(zhàn)略。中國核電人有了明確方向：我國仍將大力發(fā)展核電，但必須是 “更安全的核電”！

　　“能動+非能動”，打造獨特的“縱深防御”

　　“核電站設(shè)計師和火電站設(shè)計師最大的區(qū)別，就是我們設(shè)計時主要的關(guān)注點不是發(fā)電，而是如何確保核安全。因此，核電站作為投資密集型產(chǎn)業(yè)，它一半的投資是用在確保核安全上的。”邢繼說，“我們核電站最重要的一個安全理論叫‘縱深防御’，就是對可能的核事故層層設(shè)防，只要其中某一個層面能保證安全功能，就能確保核安全的可靠性，避免核事故發(fā)生。”

　　“華龍一號”最大的特征是“能動和非能動相結(jié)合的安全系統(tǒng)”，正是這一系統(tǒng)使它成為國際上安全標(biāo)準(zhǔn)最高的核電站之一。邢繼介紹說：“福島核電站的安全設(shè)計只有能動安全系統(tǒng)，它必須依靠電力來實現(xiàn)和保障安全；一旦失去電力，整個安全系統(tǒng)就癱瘓了。這種因為相同的原因而導(dǎo)致所有具有相同安全功能的系統(tǒng)全部喪失，我們稱之為‘共模故障’。所以我們設(shè)計核電站時，必須考慮什么情況可能會導(dǎo)致‘共模故障’，以及怎么防止‘共模故障’的發(fā)生。于是就提出了‘冗余設(shè)計’，就是只有一套交流電源不夠，還要有第二套交流電源，甚至2套直流電源備用；但如果備份電源離得很近，很可能同時被損壞，因此備份系統(tǒng)要保持足夠的距離，這叫‘實體隔離’?？梢坏畬嶓w隔離’還不夠，所有能動型的交直流電源都喪失了，就必須有不依靠電力就能發(fā)揮安全作用的非能動安全措施，這叫‘多樣化原則’。”

　　何為“非能動系統(tǒng)”？就是不依賴電源，而是利用重力、溫差、密度差這樣的自然驅(qū)動力來實現(xiàn)流體的流動和傳熱等功能的設(shè)施。假如“華龍一號”機組遭遇停電事故，安全殼非能動熱量導(dǎo)出系統(tǒng)將會啟動，3個冷卻水箱總共裝有2700噸冷卻水，將作為安全殼內(nèi)釋熱的最后的冷卻手段。當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力降到一定數(shù)值時，水箱將自動向反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)注入含硼水以保證堆芯的冷卻。

　　“‘華龍一號’在最主要的三道安全屏障上，都設(shè)置了‘能動+非能動’的安全系統(tǒng)?！毙侠^說，“這三道安全屏障，從內(nèi)到外，最里層的是核燃料芯塊的包殼，鈾235芯塊被金屬殼包裹，只要金屬管不破損，放射性物質(zhì)就不會被泄漏；第二道屏障是一回路承壓邊界，它必須能承受高溫高壓。一回路的主要構(gòu)件有反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、主管道、主泵、穩(wěn)壓器等等，通過蒸汽發(fā)生器把二回路的水加熱成蒸汽，從而驅(qū)動汽輪機發(fā)電。整個反應(yīng)堆的一回路構(gòu)成一個封閉系統(tǒng)，其承壓的邊界就是包容放射性物質(zhì)的第二道屏障?！?/p>

　　“第三道屏障就是反應(yīng)堆廠房的安全殼，它是一個預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，可以承受前兩道屏障失控引發(fā)的高溫高壓，包容從前兩道安全屏障里泄漏的放射性物質(zhì)。在安全殼的設(shè)計上，還考慮了應(yīng)對各種自然災(zāi)害和極端事件，所以設(shè)計成大容量的雙層安全殼，內(nèi)殼是主安全殼，應(yīng)對反應(yīng)堆、一回路出現(xiàn)的問題；外殼是次安全殼，有1.8米厚，用來抵御外部突發(fā)事件的破壞力。比如，能抗住大飛機撞擊，甚至航油的燃燒，以及龍卷風(fēng)、臺風(fēng)的侵襲。內(nèi)殼和外殼之間，還形成負(fù)壓，以保證即使內(nèi)殼受損，放射性物質(zhì)也不會從內(nèi)殼中泄漏到環(huán)境中去?！?/p>

　　正是這三道實體屏障與其他安全系統(tǒng)的共同作用，構(gòu)成了“華龍一號”的“縱深防御”體系。

　　“華龍一號”的運行經(jīng)濟性也頗為出色。相比國內(nèi)在運核電機組，“華龍一號”177組的堆芯設(shè)計，可將發(fā)電功率提高5%～10%，并可將換料周期從原來的12個月延長至18個月，大大降低了機組的運行成本?！叭A龍一號”整個核電機組的壽命，也從過去二代核電站的40年提高到了60年。

　　邢繼強調(diào)說：“核電站第三代和第二代的區(qū)別，發(fā)電效能提高尚在其次，主要是在安全性上?！?/p>

　　“華龍一號”綜合系統(tǒng)總設(shè)計師魏峰告訴記者，三代核電站的安全性明顯優(yōu)于二代核電站：福島核電廠的安全等級是1×10-5，事故的概率是十萬分之一。而“華龍一號”堆芯的毀損概率為1×10-6，即百萬分之一；放射性物質(zhì)外泄概率為1×10-7，即千萬分之一，要比福島核電廠低出2至3個數(shù)量級。

　　“華龍一號”的安全設(shè)計也區(qū)別于歐美一些第三代核電站。歐洲有的三代核電站只建了冗余的能動系統(tǒng)，而沒有設(shè)置非能動系統(tǒng)；美國的三代核電站是以非能動系統(tǒng)為主，只設(shè)了少量的能動系統(tǒng)，唯有 “華龍一號”在安全系統(tǒng)設(shè)計中兼顧了能動系統(tǒng)和非能動系統(tǒng)。

　　“至善至真，才是大國工匠的標(biāo)準(zhǔn)”

　　福清在福州的南翼，依山面海。

　　福清核電站向海而建。采用“華龍一號”技術(shù)建造的福清5號、6號機組的主廠房高達(dá)72米，外殼直徑為48米。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，巍峨的穹頂或映著藍(lán)天白云，或襯著南海落日，氣勢十分壯觀。

　　在四川南充長大的邢繼，從小向往著大海。1983年高考時，老師建議擅長繪畫的他去考美院，從來不干預(yù)他興趣愛好的父母卻一致期望他去學(xué)理工科。

　　“家父是天津大學(xué)畢業(yè)的，家母畢業(yè)于北師大，都從事石油教育。他們這一代人，刻骨銘心的就是‘服從祖國需要’。記得家父說過，油田到哪里，油田學(xué)校就搬到哪里，我們的家也就搬到哪里。我們家先是到玉門，再到四川。實業(yè)報國，是我父母這代人心中根深蒂固的理念，所以他們一定要我學(xué)理工科。而我那時也特別喜歡國防軍工，所以高考填的志愿是哈爾濱船舶工程學(xué)院船舶工程專業(yè)，最后被該校核動力裝置專業(yè)錄取?！毙侠^說。

　　哈爾濱船舶工程學(xué)院前身是哈軍工，首任校長是陳賡大將。邢繼入學(xué)報到當(dāng)天，才知道學(xué)校的所有作息安排：起床、吃飯、上課、熄燈，都是吹軍號的。這讓渴望投入國防軍工事業(yè)的邢繼既興奮又好奇。當(dāng)時，中國還沒有一座核電站，他所知的“核”也僅限于“中國有了原子彈”，對核工業(yè)可謂一無所知。踏進大學(xué)，核的神秘大門才漸漸向他打開，他不僅知道了核潛艇，而且還知道了世界上曾有國家對中國進行“核訛詐”。

　　“那時我們專業(yè)連統(tǒng)一的部編教材都沒有，教材全是學(xué)校老師自己編寫的。有位老教授叫杜澤，對核動力裝置特別有研究，我們非常敬佩他?！毙侠^說，“我們的母?？梢哉f影響了我的一生。毛主席曾給哈軍工題過‘工學(xué)’兩字，根據(jù)這兩字的內(nèi)涵，后來形成了我們的校訓(xùn)，‘大工至善，大學(xué)至真’。做工程的，必須至善至真。至善至真，才是大國工匠的標(biāo)準(zhǔn)啊?！?/p>

　　1987年，邢繼畢業(yè)后進入了核二院，開始了核電生涯。但當(dāng)時國內(nèi)只有秦山一期一座在建核電站，他只能去參與火電廠的設(shè)計。秦山二期上馬后，當(dāng)時的總師倪武英指名調(diào)邢繼去參與秦山二期建設(shè)，“倪總特別嚴(yán)謹(jǐn)，是他教會了我怎么當(dāng)總師?！毙侠^說，“即使我當(dāng)了總師之后，已退休的倪總依然給我寫信，告訴我作為總師要注意些什么。我特別感動?！?/p>

　　“作為總師，‘能動+非能動’的安全系統(tǒng)是不是您的創(chuàng)意？”記者問他。

　　“這不是我個人的創(chuàng)意，是我國幾代核電科研人員在學(xué)習(xí)和探索中逐漸形成的，是集體智慧的結(jié)晶?！毙侠^坦誠地說，“從1999年起，中核集團就啟動了百萬千瓦級壓水堆核電廠的概念設(shè)計，最早提出了CNP1000，后來又發(fā)展為CP1000和ACP1000；同時，中廣核也自主研發(fā)了采用157組燃料組件的三代核電品牌ACRP1000。2013年4月，國家能源局主持召開了自主創(chuàng)新三代核電技術(shù)合作協(xié)調(diào)會，中核集團和中廣核同意將ACP1000和ACP1000+融合，聯(lián)合開發(fā)‘華龍一號’?！?/p>

　　2014年8月22日，國家能源局和國家核安全局聯(lián)合專家評審?fù)ㄟ^了‘華龍一號’總體技術(shù)方案。

　　2015年5月7日，中國自主三代核電技術(shù) “華龍一號”首堆示范工程——中核集團福清核電站5號機組正式開工建設(shè)。計劃建設(shè)周期72個月，目前有望提前完成。制圖：邢千里

　　焦點解讀

　　自主創(chuàng)新是立足世界之本

　　文匯報：公眾最關(guān)心的還是核電站的安全，“華龍一號”怎么防止發(fā)生福島核電站類似的氫氣爆炸事故？

　　邢繼：在我們的多項“能動+非能動”安全措施中，有一個非能動安全殼消氫系統(tǒng)，裝了幾十臺非能動氫氣復(fù)合器。一旦發(fā)生事故，可以通過催化復(fù)合來消除氫氣，限制安全殼內(nèi)的氫氣濃度在燃燒和爆炸限值以下。所以我們說不會發(fā)生氫氣爆炸事故，是有扎實措施的。而且由于我們的“能動+非能動”設(shè)計理念，“華龍一號”機組可滿足“事故后72小時電廠自治要求”。一旦發(fā)生事故，“能動+非能動”安全系統(tǒng)會運行，預(yù)防堆芯熔毀，保證壓力容器完整性，消除氫氣爆燃及爆炸風(fēng)險。

　　文匯報：核能利用對我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要意義是什么？為什么我國必須發(fā)展核電產(chǎn)業(yè)？

　　邢繼：中國已向世界做出了2030年二氧化碳排放達(dá)到峰值，非化石能源比重達(dá)到20%的莊嚴(yán)承諾。截至十二五末，我國能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭占比64%，非化石能源占比12%，其中核電僅為2%左右。能源結(jié)構(gòu)的不合理導(dǎo)致環(huán)保問題日益突出，我國能源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整。核電作為清潔能源和非化石能源的主力能源，在治理霧霾方面具有重要作用。一臺百萬千瓦核電機組與一般同等規(guī)模燃煤電廠相比，每年可減排二氧化碳約600萬噸，環(huán)保效應(yīng)非常明顯。

　　核電產(chǎn)業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是一個國家核心競爭力的重要體現(xiàn)和標(biāo)志?！叭A龍一號”包含6萬多臺套設(shè)備，涉及設(shè)備供應(yīng)商5300多家，對我國高端裝備制造業(yè)的整體轉(zhuǎn)型升級意義也十分重大。

　　文匯報：“華龍一號”走出去的情況如何？

　　邢繼：核電“走出去”已成為國家戰(zhàn)略。有了“華龍一號”，中國核電走出去將從“借船出?！弊呦颉霸齑龊！?，于國、于民、于能源發(fā)展，都意義重大。目前，中核集團已出口3臺“華龍一號”，有2臺已開工建設(shè)。據(jù)測算，我們每出口1臺核電機組相當(dāng)于出口30萬輛汽車，能拉動裝備和設(shè)計超過百億元人民幣，全壽命周期超過千億元人民幣。

　　文匯報：“華龍一號”的成功，給了我們什么啟示？

　　邢繼：真正的核心技術(shù)只能靠我們自己創(chuàng)造。尤其在當(dāng)前百年一遇的世界大變局下，沒有核心技術(shù)，就會受制于人。自主創(chuàng)新是立足世界之本，我們必須有這個底線思維。“華龍一號”獲得了743件專利、120項軟件著作權(quán)。我們團隊曾去法國一個上世紀(jì)70年代建設(shè)的實驗基地參觀，很震撼，他們的研究基地占據(jù)了整整一個山谷，山谷兩邊全是實驗裝置。正是因為他們在基礎(chǔ)研究上投入了大量的人力、物力和財力，核電技術(shù)世界領(lǐng)先。法國的能源消費中，核電已占70%。所以無論是基礎(chǔ)研究，還是重大項目研究，我們一定不能急功近利，更不能輕言放棄，必須目光長遠(yuǎn)地穩(wěn)扎穩(wěn)打、步步推進。

　　從我們“華龍一號”的研發(fā)團隊來說，我認(rèn)為6個字很重要：堅守、協(xié)同、奉獻。核電是最復(fù)雜的能源系統(tǒng)，我們堅守自主創(chuàng)新，永不放棄，才能“使命必達(dá)”。