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中国核电崛起之谜:华龙一号的技术到底从何而来

  3月24日上午,中核集团第5台华龙一号核电机组——福建漳州核电1号机组首个钢衬里模块实现吊装,标志着华龙一号批量化建设工作全面展开。

  “华龙一号”是我国具有完整自主知识产权的三代核电技术,满足全球最新核安全标准,是我国核电创新发展的重大标志性成果。

  但围绕“华龙一号”以及中国核电发展的讨论一直存在。今天,库叔分享一篇文章,回顾“华龙一号”的诞生以及背后包含的我国核电事业的艰难发展历程和无数无私奉献的人们。

  文|路风北京大学政府管理学院教授

  编辑 | 谢芳 瞭望智库

  本文为瞭望智库书摘,摘编自路风,中国人民大学出版社2019年4月出版,原文有删减,不代表瞭望智库观点。转载请勿修改原标题,并请保留文末关于的介绍信息及封面。

  我国核电的发展,曾尝试引进技术,但最终失败。

  从引进路线的角度看,它的失败有多个原因:高估了美国西屋的AP1000技术,无视真正的技术存在于从设计图纸到实际产品之间,而不是图纸本身;低估了中国核动力工业的技术能力,因为根本不了解中国的核动力技术基础到底在哪儿;忽视了以外国反应堆统一中国核电技术路线的政治风险;等等。

  在中国核电的这场“大戏”中,公众迄今为止最不清楚的问题是“华龙一号”的技术到底从何而来。当几年前“华龙一号”刚浮出水面时,媒体还沿袭引进路线的说法,把它的两条技术路线称为“都在大亚湾核电厂M310技术的基础上发展而来”。新华社在2019年的一篇报道中称,“1997年的一个午后,距离四川成都百余公里的山坳中,一栋两层办公楼里回荡着激烈争论的声音,二十几名科研人员在此讨论着中国自主百万千瓦级核电方案的主要技术参数。他们也许很难想象,彼时种下的‘种子’,在二十余年后开花结果,化身为‘华龙一号’,这一我国具有自主知识产权的第三代核电技术成果”。该报道在后面暗示那个“山坳”就是中国核动力研究设计院的地方,也提到当时秦山核电站的二期主体工程正在建设,还提到那次讨论创新性地提出了“177堆芯”的概念。但是,类似这样的报道仍然没有解释清楚“华龙一号”的技术来源及其与引进技术的关系。

  本文力图回答这个问题:“华龙一号”的设计基础是秦山二期核电站,而开发秦山二期核电机组的技术能力起源于中国开发核潜艇动力堆的过程。由于“华龙一号”的技术源远流长,所以我们必须回顾历史。

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  披荆斩棘的核潜艇反应堆工程

  1958年6月末,毛泽东、周恩来等领导人批准聂荣瑧元帅向中央提出的中国自行设计和试制导弹原子潜艇的报告;7月,海军与二机部会商成立领导小组;9月,二机部在北京原子能所成立导弹核潜艇反应堆工程研究设计机构,海军则与一机部联合成立造船技术研究室,负责导弹核潜艇总体研究设计;10月,海军政委苏振华率代表团访问苏联,其使命之一就是希望在开发核潜艇方面得到苏联的帮助。

  但中国代表团没有料到,苏方不但没有答应在核潜艇方面予以援助,甚至不承认自己拥有核潜艇。代表团回国后向中央汇报了情况,周恩来转达了中央的决心:“不仅原子弹要搞,核潜艇也要搞”;“苏联不援助,我们就自己干”。因此,与大多数高技术工业领域不同,中国的核动力技术是在没有外来技术源头的条件下发展起来的,研究工作是从学习美、苏各一本教科书开始的。

  1959年9月,孟戈非①从上看到,赫鲁晓夫参加与美国总统的戴维营会谈期间,吹牛说苏联的核潜艇比美国的多而且速度快。当时,原子能所有十多名苏联专家,因为苏联政府不承认有核潜艇,所以他们对相关话题守口如瓶。孟戈非与总工程师赵仁恺②、李乐福③等人抓住这个机会,约谈苏联专家组组长沃尔比约夫,向他询问有关反应堆和核潜艇方面的问题。已经意识到中苏即将分裂的沃尔比约夫没有拒绝,向他们介绍了美国核潜艇的历史、核动力研发的一般程序、反应堆物理、热工设计和反应堆启堆时可能出现的问题,以及建造陆上模式堆的必要性。就技术而言,这次出于专家个人行为的口头讲解是苏联对中国核动力技术的唯一“援助”。

  1959年年底,在赵仁恺、李乐福两位正副总工程师的领导下,已经发展到200人的潜艇核动力研发队伍按照核潜艇的实际要求,进行了设计一座动力堆的“设计练兵”。之所以称之为“练兵”,是因为当时并不具备能够满足设计动力堆所要求的试验条件。1960年6月底,他们完成了。27年后,官方的评价说:“该方案设计当时是作为草案上报的,但在后来的实践中没有什么重大的反复,这证明它在总体上是可行的。这就为以后的研制工作打下了良好的基础。”更重要的是,这个方案设计当时没有现成的参照——无论是实物的还是纸上设计的,但却经受住了实际建造核潜艇的考验。

  那时的主要问题是中国的工业制造能力不能满足设计要求。由压力容器、堆内部件所组成的反应堆结构涉及复杂的工业制造技术,设计人员不得不很早就开始参与许多设备的研制过程,并一直持续到建造陆上模式堆的时候。

  仅举两个例子:一是压力容器是由冶金部钢铁研究院、一机部第一重型机器厂、哈尔滨焊接研究所和国防部703所等十多个单位从1958年开始研发,经过9年的不懈努力,由一重厂在715所的配合下于1968年完成第一台压力容器的制造。二是燃料元件也是从1958年年底就在冶金部北京有色金属研究院、上海有色金属所、沈阳金属所、原子能所等20多个厂所开始研发。在一系列技术突破的基础上,二机部202厂于1965年5月试制成功第一批锆合金燃料元件,随后在原子能所的101堆和194所的“游泳池”堆中进行了数年的试验研究。

  1961年年底,全国经济形势迅速恶化,加上苏联专家已经撤退,中国决策层在资源不足的情况下,决定把开发核武器列为压倒一切的重点,二机部也把有关核燃料和核武器的研制列为“一线”任务,而把包括核动力在内的其他工作列为“二线”任务。1962年7月,核潜艇项目下马。因为二机部酝酿解散潜艇核动力的研发队伍,孟戈非绕开行政上级直接找到海军政委苏振华。在军方的安排下,潜艇核动力的骨干技术队伍被收到国防科委系统保护起来,称为715所。从那时起直到“文革”时期,这支队伍的隶属关系在军方和二机部之间共经历了五次变更,归军方时叫715所,归二机部时就叫北京15所。

  1964年,国民经济全面好转;10月,中国第一颗原子弹试爆成功。在这种条件下,中央专委于1965年3月批准核潜艇工程重新上马。根据三线建设的方针,二机部和北京15所选定四川省夹江县境内青衣江畔的一片山区作为建造陆上模式堆的厂址。

  1965年8月25日,中央专委第13次会议决定,同意原子能潜艇陆上模式堆建在四川省夹江县境内。二机部随即决定在那里先建一个比较完善配套的反应堆工程研究综合基地,基地代号为“909”,对外掩护名称为“西南水电研究所”。几十年之后,909基地的一条山谷被称为“中国堆谷”。

  2015年5月,我国“华龙一号”全球首堆示范工程——福清核电5号机组开工建设。

  由于对核潜艇工程的高度保密、理解复杂技术的困难以及行政管理体制的不合理,核动力院的业绩一直鲜为人知,它也一直处于一种边缘地位。在中国至今仍未摆脱的大工程行政分包体制下,人们看到的只是处于行政等级上层的“总包”方,而看不见真正负责开发核心技术的组织。例如,秦山二期建成后,负责土木建筑的总包院技术负责人成为院士,而核动力院负责核岛系统设计的总师闵元佑⑨却当不上。

  在2006年6月,我们曾访谈闵总,他的手总是在抖——那是因开发秦山二期核反应堆承受巨大压力而落下的病根。今天,核潜艇艇体的设计师被媒体尊崇为中国的“核潜艇之父”,但为潜艇开发了核动力系统的人却依旧默默无闻。在十几年前各行政主体纷争不断的阶段,核动力院曾经想走一条为所有客户供应核岛系统的市场化道路,结果是中核集团撤换了有独立见解的院长,予以惩戒。

  在“军转民”最困难的时期,到一院视察的国防科工委领导对所见所闻潸然泪下。回到北京后,他要求九院派人去一院学习。九院是谁?就是“两弹”元勋邓稼先带出来的团队——中国核武器研究设计院。让这样的单位向一院学习,可见核动力院的事迹有什么样的分量。根据2006年7月20日的报道,印度从1991年开发核潜艇以来的15年间,花了100多亿美元,因为实在难以完成核动力装置的建造,不得不向俄罗斯租借核潜艇。相比之下,中国对核动力院前40年的全部投资还不及购买一个外国核电站的钱,而被饿得骨瘦嶙峋且经常受气的核动力院却为中国核海军贡献了关键技术、装备和中国自主发展核电的技术基础。也是在那个时期,到核动力院视察的国家科委主任宋健也流了泪,他在一院干部大会上说:“世世代代的中国人将不忘你们的伟大贡献,你们受委屈了!”

  今天重提往事,是因为伴随中国核动力成长的英雄主义和献身精神不可遗忘,何况这种精神恰恰符合技术开发的逻辑。事实上,改革不合理体制的技术逻辑和市场逻辑都可以说清楚,只不过本文不是地方。当我们十几年前访问时,核动力院的第三代总师队伍已经成长起来,整个技术团队也越来越变成以四川籍人员为主的状况。屈指一算,该院的第四代总师们今天也应该开始担纲。希望年轻一代继承前辈的精神,希望今天的中核集团领导们善待核动力院,也希望核动力院的领导们善待前辈。

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  尾声

  “华龙一号”的技术源头到底在哪里,本文已经解释清楚,虽然这个源头比一般人想象的更久远、更复杂。

  2018年2月20日,央视新闻频道播出一个探访四川909基地的节目,通过高星斗、吴观和等几位老人的回忆,非常简要地回顾了建造第一个陆上模式堆的历程。节目还提到,模式堆的厂房已经被拆除。数年前,年轻一代工程师们拆除屏蔽墙时,在铅块底下发现了一句字迹模糊的话:“孩子们,辛苦了。”不知道是谁写的。一位出生在夹江的后辈工程师说:“看得哈哈大笑,老一辈可能知道我们要干这个活,提前给我们写下这句话。”

  前辈们当然知道这些设施在完成服役后会被拆除,也许他们当时建得太牢固,所以幽默地留给“孩子们”这句话。我们普通人可能以为,只要建起核设施就算有核能力了。其实不然,只有能把退役的核设施安全地拆除并处理掉核废料,即完成核设施的全部生命周期,一个国家才算真正拥有核能力。中国第一代核潜艇已经退役,而核动力院也已经以自己的整套退役技术,安全、干净地处理完相应的所有核设施。从这个意义上讲,前辈的话其实也是对“孩子们”的嘱托。

  标记为144号屏蔽墙铅块格中的“孩子们,辛苦了”

  “孩子们”也没有忘记父辈。我们引用一位当年被父母从北京带到909基地的人在回忆童年往事时写下的一段话:

  35年后,我已有了自己的孩子。回想初到基地的时光,心中却总有一种莫名的感伤。是的,当我被爸爸牵着手,踏上这块土地的时候,我的命运在懵懂中已完全被改变了,这里成了我的第二故乡。我的父辈们,当年一腔热血,来到这片“天无三日晴,地无三尺平”的基地,为的是“三线建设”,为的是让毛主席他老人家睡好觉。他们似乎没有想过孩子的未来,而我们也就在他们的忽略中,在这闭塞又单纯的环境下长大了。回想起我们的成长,回想起我们基地的变化,我甚至无法理解他们当时那义无反顾的举动。但我不能不从心底里敬重我的父辈们——那些为我国核动力事业发展“献了青春献终身,献了终身献子孙”的老知识分子、老工人……

  让我们记住本文在讲述中国核动力工业史时提到的那些名字,虽然我们应该记住更多的名字。他们以及领导了他们的开国元帅和将领们,才是传说中的“中国核潜艇之父”——不是一两个人,而是一个群体。他们也是中国核电技术的奠基人。

  在网络上刊出的上述央视报道的文字版下方,有一个网友是这样留言的:“没什么可骄傲的;尤其是改革开放给我们带来多少国外先进技术。自力更生,其实就是解决有没有的问题。但是,是否先进,就一定不是。”

  如果他是真心这样想的,那么就有道理可讲。改革开放以来,中国没有白白得到过任何一项“国外先进技术”,不仅要付出,有时甚至是要付出巨大的代价,而且不同工业或企业引进技术的效果经常呈现天壤之别。引进效果迥异的原因正是本文在证明的逻辑:技术引进的效果取决于中国工业的“吸收能力”,而“吸收能力”的来源是自主开发;没有自主开发或自主开发努力不足的工业或企业,不是被外国企业控制,就是干脆灭亡。因此,中国今天能够走多远,是因为昨天付出了多大的努力;中国明天能够走多远,也取决于今天付出多少努力。至于以为躺着不动就能从天上掉“馅儿饼”,那是痴心妄想。

  这就是中国核动力院的历史所证明的道理。为什么当引进路线不能兑现自己的承诺时,中国的核电发展没有踉跄,反而更好?为什么当美国要制裁中国核动力工业时,中国只是轻蔑地“呸”了一声?原因就是中国有那样一支队伍。用不着怀疑:如果中国的航空母舰将来成为核动力的,那么其核动力系统也只能由继承前辈精神的那支队伍干出来。而且,他们一定干得出来。

  还是在上述央视播出的节目中,曾经亲手参与建造中国第一个核潜艇陆上模式堆的黄士鉴⑩在回顾历史时,面对记者的镜头淡然地说:“我们干了一件事,当年就是这么默默无闻,现在回过头来又觉得它惊天动地,走过来了,而已。”

  图为时年79岁的黄士鉴。

  面对这样的精神,核动力院的历史已经成为一种超越某种具体技术成就的符号,象征着中国今天力量的来源以及明天必须坚持的方向。

  永远的“909基地”,永远的“核一院”,永远的中国核动力研究设计院。

  注释:

  ①孟戈非,男,1920年出生于山东济南市。1938年参加抗日战争并加入中国共产党,抗战胜利后进入东北。1953年起任长春第一汽车制造厂生产主任。1958年年末被调到二机部,以原子能所副所长的身份直接领导了中国核潜艇动力装置研发团队,后任二机部科技局副局长等职务。1960年代前半期,他在建立核动力研究机构的问题上与二机部领导发生分歧,“文革”中遭受迫害,没有再参加后来的潜艇动力堆工程。“文革”后,他在中国科学院工作。赵仁恺在为孟戈非的书写的序言中说:“我认为当时孟戈非同志高瞻远瞩,从全局出发,高度负责地向有关领导提出核动力的研究设计开发应该统筹规划,远近结合,建设一个配套的、具有赶超条件的核动力研究设计基地的指导思想是正确的,提出的规划建议是有意义的。可惜由于当时意见分歧,再加上接踵而来的‘文化大革命’,一片红心,多少辛苦,在翘望中与委屈中不了了之。”孟戈非大约在2010—2011年期间去世。

  ②赵仁恺,汉族,江苏省南京市人,1946年毕业于国立中央大学机械系。1958年9月加入核潜艇动力装置研发团队,被任命为设计组组长;1961年年底调任研究和建造某生产堆的技术负责人;1965年再度回到核潜艇队伍;1966年初冬率设计团队赴909基地,以技术负责人之一的身份参与了第一个核潜艇陆上模式堆的建造全过程。曾任中国核动力研究设计院副院长兼总工程师。赵仁恺是中国核动力装置的第一位总设计师,两院院士,为中国的核动力事业做出了杰出的贡献。

  ③李乐福是核潜艇动力装置研发团队的早期领导人之一。但我们无法查到关于他的信息,只知道他因为身体不好去世较早。实际上,由于核潜艇项目高度保密,所以许多参与者的信息都无从查到——他们确实是默默地为国奉献。

  ④彭士禄,1925年11月出生,男,汉族,广东省海丰县人,是中共早期烈士、农民运动领袖彭湃之子。1956年毕业于莫斯科化工机械学院,后又在莫斯科动力学院核动力专业进修,1958年回国。1959年加入核潜艇动力装置研发团队,全程参与了第一个核潜艇陆上模式堆的建造过程,后任反应堆工程的技术总负责人和现场指挥。陆上模式堆建成后,年轻气盛的彭士禄因对海军把909基地退还给二机部不满,于1971年率一部分人到国防科工委七院在武汉的一个单位单独成立核动力堆设计机构,后与719所合并。1980年代,彭士禄回归核工业系统。1994年,他当选为中国工程院院士。

  ⑤提供了邹心银的一份“官方”简历:男,汉族,1934年8月出生,湖北宜昌人。1963年从北京电力学院热工专业毕业,先后在水电部电力学院、北京715所、核动力院二所等单位工作。1965年4月加入中国共产党。1970年在某工程建设中荣立三等功。多次获“先进工作者”“优秀共产党员”称号。1982年8月因病去世。

  ⑥周圣洋,男,曾在哈尔滨军事工程学院海军工程系学习进修;1960年被海军任命为核潜艇总体设计分组负责人,后来在机构变动中加入反应堆的开发团队,曾任715所的行政领导,并在夹江参与了建造陆上模式堆的全过程;1981年起任中国核动力院院长;1982年12月被调到上海担任728院院长;1987年因病离休;1993年3月在上海病逝,享年67岁。

  ⑦钱积惠是上海人,1959年从哈尔滨工业大学热工专业毕业,1968年调到909基地。1984年中国加入国际原子能机构后,他被派到维也纳做了3年的技术外交官;1987年回国后,他走上核动力院的领导岗位,1989年8月被中核总任命为核动力院院长。在担任院长期间,他对管人、管钱不感兴趣,总是从战略角度看问题,对赢得中央支持、挽救核动力院作出巨大贡献。在核动力院的历史上,他是以一位“内战外行、外战内行”的院长而著称。1992—2002年,他任国际原子能机构副总干事长。退休回国后,他落户成都,选择永远守候核动力院。21世纪初年,钱积惠为自主发展核电奔走呼号,被引进路线的官员斥之为中国核电界反对引进的“极端分子”。

  ⑧任和,1983年5月接替周圣洋出任核动力院院长,1988年退休,1995年2月在成都病逝,享年65岁。

  ⑨闵元佑,男,1939年5月出生,上海市人。1963年毕业于哈尔滨工业大学反应堆工程专业,全程参加了核潜艇陆上模式堆一回路主系统的设计、安装与调试。1984年起任核动力院设计部副主任及驻金山石化总厂设计队副队长,负责45万千瓦金山石化核热电站的设计工作。曾负责新型核潜艇动力装置方案的设计和研究,参加和负责60万、90万千瓦及小型核电站的方案论证。1992年起任秦山核电站二期工程副总设计师及反应堆和主冷却剂系统总设计师。2018年7月在成都去世。

  ⑨黄士鉴就是前述1970年8月30日在现场计算核实196堆达到满功率的那位工程师。根据不完整信息,他从上海交通大学毕业,1960年代初期在715所工作,1969年从北京来到909基地,曾任核动力院总工程师。

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