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好在他们终于熬到了机会。1980年代后期酝酿秦山二期时,有关部门采取招标方式,首次被允许参与民用核项目的中国核动力院以无可争辩的实力中标。虽然当时中标的任务只是辅助德方设计,但从“八九”之后就变为承担全部设计。有关秦山二期是照抄大亚湾的说法,来由是前者的反应堆设计被上级规定为必须参照法国M310压水堆,但除此之外,该反应堆是重新设计的。M310是三个回路90万千瓦,而秦山二期则是两个回路60万千瓦。
这个变化意味着堆芯系统必须重新设计:设计反应堆“心脏”的堆芯只能从特定的结构尺寸和主参数开始,而不可能从任何其他设计的局部修改开始;设计的功率不同,堆芯的结构就不同。此外,由于需要涉及大量计算,所以从初步设计开始就要启用计算程序。核动力院所使用的设计程序是从设计核潜艇陆上模式堆开始逐步开发积累下来的,只是在秦山二期施工开始后才能启用法马通(法国唯一的NSSS公司)的咨询包(包括设计软件),其作用主要是校验中方的设计程序和设计结果,结果是差异不大。
一个具体的例子更清楚地说明了自身能力与外来知识的关系。1990年7月,当核动力院的技术人员开始设计秦山二期反应堆控制棒驱动机构(堆内核心构件之一)时,只收到大亚湾核电站关于该机构的标注总图,它不过是外形和基本结构的示意图,虽然可以提供某些灵感和启发,但信息非常有限,连零部件尺寸这样的最基本参数都没有。
因此,尽管得到这样一份参考图,技术人员仍然必须从概念阶段进行设计工作。官方记录中说到:他们“凭着从事09工程的多年设计研究经验”,最终确定了采用竖直方向步进的磁力提升器型设计。在详细设计阶段,一位参与者回忆说:“因为是从零开始,每一个结构的确定,尺寸的设计都煞费苦心。”经过大量的计算和设计修改之后,开发人员完成了图纸设计,并立刻进行样机的各个单项试验研究,然后下厂与现场技术人员和工人一起加工制造样机,至1993年5月完成了控制棒驱动机构电磁验证样机的研制。
秦山二期反应堆的设计开发不仅证明了核动力院的技术能力,更证明了真正的技术能力不是引进的直接结果,而是源于自主开发——对外部技术知识的消化吸收只能建立在自己的经验基础之上。
由于近30年世界核电建设的萧条,大型工具堆和试验台架现在已经成为了核动力工业界的稀缺性战略资产,中国核动力院的试验装置在世界范围内都具有竞争力,其实际价值远远超过有形设备的投资成本。西屋在向中国推销AP1000过程中,曾请求核动力院帮助做水力模拟和流致震动试验(报价200万美元),但美方要求核动力院必须接受美能源部对试验经费的审计,被核动力院拒绝(这个例子同时证明,西屋在还没有做过这两个重要的试验之前就向中国推销产品)。
中国核动力工业经过几十年的体制演变,目前中国具有核动力反应堆开发能力的研发组织只有两个:开发了核潜艇动力堆并承担了秦山二期反应堆设计的中国核动力研究设计院,以及开发了模块式高温气冷堆的清华大学核工程研究院。清华核研院早期介入过核潜艇的开发,因感受到自己不属于业内主管部门而难以在主流技术领域(如压水堆)立足,于是在1970年代末就决定主攻当时看上去属边缘领域的低温堆和高温气冷堆。
模块式高温气冷堆的概念是两位德国科学家在三哩岛事故后提出的,但在1980年代反核运动高涨和绿党兴起的背景下,该堆型的概念无法在联邦德国付诸实施。当时为了促使中国购买联邦德国的核电站(秦山二期),德方把邀请中国科技人员参与高温气冷堆的研究作为一个砝码,中方派出的学习单位就是清华核研院。1980年代后期,模块式高温气冷堆被列入中国“863计划”。虽然不是原创,但清华大学的杰出贡献是沿着这条技术路线锲而不舍,历经十几年埋头苦干,建成了世界上第一个模块式高温气冷堆(10兆瓦试验堆)。
令人感到怪诞的是,如此宝贵的研发组织也是最被一些领导们所看轻的。由于在政策上从未将中国核动力技术的发展与核电的发展联系起来,所以这些研发组织只能在边缘中生存,依靠一些偶然的机遇来证明它们的能力。与之相比,清华核研院通过把高温气冷堆列入科技部主管的“863计划”,反倒是另辟蹊径走了出来。
但这个被引进路线和行政垄断所边缘化的研发机构,却仍然支撑了中国核电大局的顶梁柱。中国百万千瓦级核电压水堆的两个设计方案——CNP1000和CRP1000,都是由核动力院通过秦山二期的实践而开发设计的。
今天,采用CNP系列的秦山二期扩建工程(即在已经投产的秦山二期原址再建两个65万千瓦机组)已经于2006年开工,将分别于2010年和2011年建成投产;采用CPR1000的岭澳核电站扩建工程已于2005年开工,预计两台机组于2010—2011年建成投入商业运行;采用CPR1000的辽宁红沿河核电工程是“十一五”期间首个获准开工的核电项目,其1、2号机组主体工程已分别于2007年和2008年开工,全部4台机组计划于2012—2014年建成投入商业运行;采用CPR1000的福建宁德核电站一期工程建设4台百万千瓦级机组,主体工程于2008年2月正式开工,首台机组计划于2012年投产;此外,采用CPR1000的广东阳江、福建福清、浙江方家山三个核电站项目(共10个机组)也于2008年末获得核准。如果中国没有这个核动力院,当然也就没有核电发展的这个局面。
更能说明中国技术能力基础在引进路线下遭受厄运的是核电重大专项的波折。在国务院组织论证“中长期科技发展规划”的过程中,从2004年初开始,在科技部和国防科工委领导下,以核动力院为技术牵头单位,联合其他单位,经过大量技术论证和上级主管部门组织的多次专家咨询评估,于2006年1月向国家提出《大型先进压水堆核电站示范工程国家重大科技专项立项建议书》,目标是建成核安全达到国际第三代核电技术水平、寿命达到60年的150万千瓦级的大型压水堆示范电站(即CNP1500方案)。
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