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AP1000技术在中国的实践——走近三门与海阳
送交者:  2018年02月12日09:51:20 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

  我国政府通过国际招标引进世界第三代核电技术AP1000,已经走过10个年头,一直备受社会高度关注。AP1000技术到底有哪些先进性?它的安全性和经济性究竟如何?中国人在建设中彰显了哪些智慧?国家核安全局是如何监管的?

  为此,作者带着这些问题走进三门和海阳两个AP1000技术依托项目,进行了实地采访。

  审慎科学决策

  我国核电从上世纪70年代初正式起步,到本世纪初,建成了5个核电项目、11台机组、870万千瓦装机容量,在核电技术研发、工程设计、设备制造、工程建设、运营管理等方面积累了经验,培养了人才,为我国核电发展奠定了较好的基础。但是,由于历史的原因,三十年来我国核电处于多国采购、多种机型、多国标准、多种技术并存的发展模式,并没有形成自主化、规模化发展的能力。

  2003年初,由于中国经济的快速发展,面临能源总量短缺和日益加剧的气候变化对生态环境产生的破坏等矛盾,于是加快能源基础设施建设和能源结构的调整列入中央高层的议事日程。2004年9月,在坚持先进性与安全性的统一,要确保核安全;采取技贸结合,全面实现技术转让,引进国际上已成熟的第三代先进压水堆技术;采用中外合作的模式,通过一定数量(4台机组)的三代核电自主化依托项目建设,实现“四个自主”;消化、吸收所引进的先进技术的基础上,通过自主创新,开发出更好的,具有自主知识产权的先进堆型;加快提升我国整体核电产业水平,实现三代核电自主化、国产化和批量化建设等五项招标原则的指导下,我国面向全世界进行了公开招标。美国西屋电气公司联队、法国阿海珐集团和俄罗斯原子能建设出口公司于2005年3月应标。

  美国西屋公司的 AP1000采用先进的非能动技术,安全系统利用物质自然特性,比如重力、自然循环等简单原理,是当前压水堆核电技术中的一次重大革新。在事故后72小时内无需操纵员动作即可保证堆芯和安全壳的冷却能力,并在有限的操作下可维持7天的长期冷却能力。同时,也设置了一系列纵深防御系统,进一步加强反应堆的安全性。其先进、成熟的设计理念,加上模块化施工的高效性、潜在的经济性、转让条件与中方要求的一致性等优势。最终, AP1000技术获得了评判团多数成员的认可,中标三门和海阳核电项目。考虑到涉核项目的特殊性,为保证西屋公司技术转让的顺利进行,美国政府两次出具书面担保书,保证对华的技术转让将会遵守合同并可以保证其延续性。

  2009年4月和9月,三门、海阳1号机组分别进行核岛第一罐混凝土浇注,项目正式开工。

  彰显东方智慧

  当繁琐的招标工作尘埃落定后,商务谈判一开始就陷入了僵局。美方首席谈判代表首先强势要求中方在技术转让支付上一次性支付,我方的立场是由于AP1000是首堆,在建设过程中某些设计会不断修改,所以技转费用应分期支付,直到第四个机组建成并商业运行才支付最后一期尾款。另外,我方认为分包商中介费过高,造成许多设备价格不合理,要求减收中介费,还提出一些其他降价要求。美方首席谈判代表对中方合理要求全部拒绝,导致会谈中断。

  决策者们认为中美之间具有良好的合作空间,当时处于困境的西屋公司如果在中国这次如愿中标,在很大程度上关系到其今后的发展和在世界核能界的地位。于是,谈判组直接与西屋公司高管及其新的控股人日本东芝公司管理高层进行沟通。通过互谅互让,双方达成了一系列共识和协议,其中包括西屋公司放弃谈判开始时提出的由于评标时间长达两年,其初始报价应上浮10%的要求,并分别就不同子项做了相应降价;在总价格上达成了协议,也同意了我方关于技转费用支付的方案。

  西屋公司的AP1000标准设计于2005年12月30日获得美国核管会(NRC)的批准,对应的设计控制文件(DCD)为第15版。2006年至2007年期间,由于当时DCD第15版是唯一经过NRC审查批准的版本,中国和西屋公司进行AP1000引进谈判时,双方在合同中规定了以获得NRC颁发的设计证书的DCD第15版作为设计技术基准,同时也规定了西屋公司对AP1000的后续改进将无偿应用于中国的三门和海阳项目。

  国家核安全局一直关注美国AP1000项目的进展,也一直利用多边、双边的核安全交流机制与美国核管会保持密切沟通。美国本土的AP1000项目采用的设计文件为第19版,与我国三门、海阳核电项目引进时确定的第15版主要差异有19项。针对该主要差异,除“抗商用大飞机撞击”一项外,其余在三门、海阳核电厂建设的过程中均已全部采纳最新设计,并不存在外界所传说的中美“AP1000版本的差别”。抗商用飞机恶意撞击是美国“911”事件之后,于2009年6月颁布的美国联邦法规。考虑到当时我国并没有此项法规要求,国家核安全局在颁发AP1000依托项目建造许可证时并未要求我国AP1000依托项目执行该要求。2011年12月美国核管会批准AP1000设计文件第19版时,我国AP1000依托项目已经完成了屏蔽厂房筒体施工。按照尽量采纳AP1000最新标准设计的原则,项目业主提出对屏蔽厂房顶盖采纳设计文件第19版进行设计变更的申请,并委托国内设计院进行了评估,国家核安全局组织对评估意见进行了专题审评,认为满足法规标准要求。

  核电厂是设备众多、建造要求严格的大型系统工程,首堆设计实施过程中设计的调整是正常的。我国秦山核电厂、大亚湾核电厂和田湾核电厂都是分别采用了不同技术标准的首个堆型核电厂,在工程建设过程中,也都进行了不同程度的设计修改和调整,也都经过了近十年建设期。AP1000在我国的依托项目中,设计改单主要分为设计性能修改、设备适应性修改与施工过程的现场设计调整。AP1000依托项目设计修改由美国西屋公司发起、编制、修改、审核、审查和批准均按照其质量保证程序及变更控制程序进行管理和控制。在审查阶段需综合考虑各相关方的意见(包括项目业主)后才做出批准与变更执行的决定。由于西屋原始设计问题而产生的设计改进,中方无需向西屋付费。

  值得庆幸的也正是由于这种情况,反过来给中方提供了更多的参与机会,完成了大量的设计补充、完善工作, 创造了消化、吸收的条件,解决了一系列疑难问题,在实践中更能深刻的理解和掌握引进技术的核心内容。实际上,我国建设的AP1000,既具有了AP1000最新设计内容,又具备了中国特色的设计优化。

  正是通过AP1000的引进消化,带来了新理念、新技术的应用,让我国核能发展突破了技术、经济性以及施工进度的瓶颈,实现了设备制造的升级换代,彰显了东方智慧。

  十年磨一剑

  在近10年的时间里,依托项目参建各方通力合作,克服了设计变更多、设备研制难、施工要求高、调试技术新等一系列困难,完成了全部建安、调试工作。两个项目1号机组分别于2017年6月、7月完成了冷态和热态性能试验,进行了近400项试验,结果满足设计标准和我国核安全法规要求,全面验证了系统和设备的性能,具备装料条件。

  设计上,项目业主正视首堆设计中存在的问题,积极与西屋、国内相关设计单位开展合作,跟踪国际审评动态,落实国家核安全局的审评要求,通过72小时设计问题解决和澄清机制、月度设计例会、季度高层协调会等多层次协调机制和国内设计院独立核算、审核等方式,批准了3000余份设计变更建议并予以实施,确保依托项目符合AP1000最新设计要求。另外,按照福岛改进项的要求,完成了AP1000核电厂配套的移动电源、移动泵以及相关接口的设计,提升了应急指挥中心抗震能力。

  设备上,依托项目紧盯主泵、爆破阀、数字化仪控系统等关键设备的研制,进行全过程监造,解决了研发、制造过程中的诸多关键问题,通过经验反馈,避免了同样问题的出现。抓住深入问题的机会,通过消化吸收、自主创新,掌握了主泵、爆破阀、一回路管道、压力容器、蒸汽发生器等一系列关键设备的研发和制造技术,全方位提升了我国核电装备制造的国产化能力。

  工程过程中,参建各方始终贯穿模块化施工理念,将大量的厂房结构、设备模块在施工车间或预制区进行集成,采用“搭积木”的方式进行搭接,提高质量、优化工期、减少现场施工。解决了钢制安全壳钢板压制与拼装、大型模块的设计制造与吊装、大体积混凝土一次性浇筑、模块内部混凝土浇注等一系列的重大工程挑战,确保工程的顺利进行,培养了一大批三代核电工程技术和管理人才,为后续三代核电建设奠定基础。

  调试期间,为更好地掌握AP1000机组调试技术,项目业主始终坚持中方主导,着力建设调试自主队伍,积累经验,成功完成了AP1000流致振动、蒸汽发生器自然循环、非能动余热排出热交换器自然循环等首堆、首三堆试验,安全壳整体泄漏率、安全壳外部喷淋试验、非能动系统流阻测量试验等其它一系列技术要求高、实施难度大的试验项目,验证了各系统功能与设计的一致性,实现了AP1000机组调试能力的自主化。

  上下同心,砥砺前行,中国人用十年磨一剑的毅力与勇气,向世人展示了我国核电建设者敢为人先、攻坚克难的精神,证明了我国核电建设者能够建成、建好国际一流核电站的能力,为我国的核能安全高效发展迈出了艰难但是可喜的一大步。

  核安全至高无上

  国家核安全局始终坚持在确保安全的前提下发展核电的方针,将“严、慎、细、实”的工作作风,融入到核与辐射安全监管工作中的每一个环节;按照就高就严的安全标准对AP1000核电厂实施核安全监管。2017年7月21日-8月初,环境保护部(国家核安全局)对三门和海阳核电开展了1号机组装料前综合核安全检查。66名专家组成的检查组,通过查阅资料、人员访谈、现场检查等方式,对三门核电和海阳核电1号机组首次装料前相关准备工作进行了全面、细致的检查。这次检查是对三门和海阳核电1号机组土建、安装、调试、生产准备等过程的一次全面“体检”。检查组对三门、海阳核电分别提出了28项和23项整改要求,目前所有问题已全部经环保部华东核与辐射安全监督站验证并关闭。

  同时,三门、海阳核电厂还接受了国际组织WANO(世界核电运营者协会)开展的同行评估。分别就提出的15个和8个待改进项,制定了245个和223个纠正行动,得到了WANO在回访时的肯定和认可。两个项目还接受了由国家发改委、国家能源局、环境保护部、国防科工局四部委专家组成的检查组,开展了“2017核电安全管理提升年”专项监督检查。四部委的检查组从应急保卫、工程管理和质量管理3个领域,通过现场检査、随机演习、文件查阅、人员访谈等方式对三门和海阳核电安全管理工作再次进行了全面细致的监督检查。按照要求,营运单位必须落实所有的核安全管理要求并经国家核全局核实确认后,才认为具备了首次装料条件。这正是国家核安全局秉承“安全第一、质量第一”的原则,从严监管的体现。

  关于装料运行,美国与我国的核电厂许可管理模式不同。美国的AP1000机组采用的是“一步法”联合许可证(COL),我国采用的是“分步法”许可制度,申请者在获得建造许可证后开始建造,在获得首次装料批准书后才能装料。国家核安全局在2009年批准三门、海阳核电厂建造许可证时,已明确要求营运单位跟踪并参照执行美国AP1000联合许可证行动项和ITAAC(检验、试验、分析和相应的接受准则)行动项,目前这些行动项在三门、海阳核电站1号机组已全部完成。

  在刚刚实施的《中华人民共和国核安全法》中,明确我国的核安全监督实行全过程的监管,分阶段的许可。在核电厂选址、建造、运行和退役等各阶段,都必须在通过审评并获得国家核安全局颁发的许可证后,才能开展该阶段各项核安全相关活动。同时,国家核安全局对安全质量坚持“违规操作零容忍,弄虚作假零容忍”的“两个零容忍”,执法如山。核安全至高无上,这一点在我国坚持安全高效发展核电的决策中,得到了充分体现,更是我国核能行业的共识,毋庸置疑。

  通过几天实地考察和访问,作者看到了三门核电自觉践行“两个永远”(安全永远作为工作的重中之重,安全永远视为工作的薄弱环节)的安全理念;体验到了海阳核电建设者们打造核电精品工程和人才乐土的决心;从建设者们热切的眼中,读到了他们对于AP1000技术的信心与坚定。

  风物长宜放眼量,衷心希望AP1000技术在三门和海阳的工程实践能成就核能人走出国门、走向世界的梦想。(作者:龙巧玲 单位:中国核能行业协会)

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