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中國三代核電有華龍一号,為何還搞國和一号?上美國當後的逆襲!

作者:百科密碼

目前大陸的三代核電可以說是遙遙領先,華龍一号才問世不久,緊跟着國和一号也建成了。而大陸的這兩大三代核電,也頗有點“雙雄争霸”的味道。

那麼為什麼大陸已經有了華龍一号,還要馬不停蹄研究國和一号呢?它倆究竟誰更強?

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核電工程是一套體系

先來理清一個概念,核電站營運體系,它是一整套完善的系統。不同于傳統的火力和水力發電,那些發電機組都是單台的機器。

核電則不同,其發電機組與整個核電站,可以了解為是一體化的。

簡單了解就是,正常發電站在修建時,電站建築本身和發電機組可分别施工建設,兩套系統可以說是互不隸屬的。

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核電站修建,一旦确立了采用哪種類型,核電站的整體部分,也就是電站的整體部分。即一套機組建設,所有附屬設施可以了解為是合并于一體的。

我們經常會從新聞裡聽說,某某核電站某号機組,排在後面的某号機組,才是核電站的全部。

之是以會這樣,正是因為核電的特殊性。它利用核能發電,時刻保障安全也屬于發電的一部分。而保障安全的這套系統,又跟整體的發電部分是合為一體的。

這也是為什麼,一整套核電機組身軀相當龐大的緣故。正常電站的建設,發電機是在工廠裡制造好組裝的。而核電機組,需要在施工現場進行建設。

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2023年,防城港核電站,華龍一号投産儀式

是以說,一座核電站,既可以把它看成是一座龐大的建築,也可以将其看作是一台龐大而完整的機器。

因為完整,一旦某個機組在設計時定好了是何種類型,開工之後在整體上就不能更換類型。你不能說工程進行了一半後,想更換一些别的部件或構造,這在核電站的建設上是根本不可能的。

如此一來,一套核電站機組在設計之初,就是一整套完善的系統。這其中哪怕細微的結構都是一個整體。一旦設計好後,接下來再更換的可能性就不大了。

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當然,你非要更換也不是不可以。最典型的例子就是英國正在建設的欣克利角C核電站項目。規劃設計再加上開工,至今已過去十幾年,還沒有看到完工的迹象。

原因除了撤換投資方延遲了時間外,英國人還頻頻“更換圖紙”,這讓施工的法國人很無語,但又不得不按照主家的要求去臨時更改。

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正所謂牽一發而動全身,變換意圖的結果就是增加施工量和推遲完工時間。

是以,當你整體上了解核電站是一個完整的系統後,就能明白華龍一号與國和一号的本質差別是什麼了。

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兩套核電系統,是兩種不同的設計思路和類型。而不同類型的核電系統,雖然本質上一樣,但實際的運作機制卻完全不同。

那麼,兩者的差別是什麼呢?

核電發展的早期情況

周總理曾經說過,二機部不應該隻是“爆炸部”,還應該搞原子能發電。

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随後在上世紀80年代,有一個國外的原子能委員會代表團到訪,在參觀了我們的設施和技術後,他們也問道,為什麼你們中國人不搞核電?

而大陸真正的核電工程,起點是在上世紀70年代初,代号“728”工程。

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大陸此前雖然研制出了核潛艇,而其核心機制與核電站的發電原理一樣,但是,要建設核電站,那又是另外一種思路。

“728”工程推進的同時,70年代中法兩國亦達成協定,法國願意提供貸款進行經濟技術合作,而且法方還願意完整提供一座核電站。

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最終是兩套項目在同時推進,圍繞“728”工程的規劃便是後來的秦山核電站。而另外的一座大亞灣核電站,則開啟了合資經濟技術發展模式。

在大陸核電發展的過程中,圍繞核電領域的一些部門和機構也在不斷調整。

二機部這個名字很多人并不陌生,大陸當年的原子彈、氫彈以及核潛艇,都是在該部門的牽頭下完成的。

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開啟核電站領域的項目後,二機部也在後來變身成為了核工業部。再後來核工業部整合成為核工業總公司,這便是現代人們經常聽說的中核集團。

值得一提的是,以“728”工程為起點的秦山核電站,技術研究的主體機關為上海核工程研究設計院,它又被稱為728研究院。此前,該研究院一直隸屬于中核集團。

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另一方面,當年大亞灣核電站的建設,采取的是合資模式,所用技術也是法國的核電技術。

這期間,還成立了廣東核電合營有限公司,之後該公司經過調整成立為中國廣東核電集團,這便是與中核集團并駕齊驅的中廣核集團。

核電領域的機構在調整,技術也在不斷發展核優化。這其中既有引進和吸收技術,也有自主研發。

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華龍一号的初始點,是1997年首次提出來的177堆芯方案。但是從那之後,圍繞該方案的曆程卻是一波三折。

華龍一号是怎麼誕生的

1997年提出的方案,僅僅是一個思路,兩年後由中核集團牽頭,正式啟動了國産化百萬千萬級核電站的概念設計。

經過6年時間,到2005年,中核集團的初步設計完成。當時确立的目标是,到2011年要正式開工建設,圍繞設計方案,期間在不斷進行優化。

2009年,該設計最終落地于福清核電的5号和6号機組上,彼時這也被确立為示範工程。

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2011年3月8日,項目正式動工,然而僅僅過了三天,事情卻是急轉直下。福島核電站核洩漏,核電安全隐患以及安全系統如何運作成為關注焦點。出于核電方案上的安全考慮,已經動工的項目也被叫停了。

為了更安全,設計團隊隻能提出新的革新理念。到2013年4月,由中核集團牽頭,又拿出了新的設計方案。

與此同時,中廣核集團期間也推出了另外的設計方案,最終在國家能源局的牽頭下,中核集團和中廣核集團的方案融合在了一起。而這個融合的方案,便是後來的華龍一号。

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華龍一号示範工程之後還是落腳福清核電站,2015年開工建設,到2022年全面建成運作。

這邊是華龍一号誕生的過程,從1997年到2022年,中間充滿了一系列的波折。

而另一個核電項目國和一号,就是另外的發展曆程了。

國和一号是如何來的

說起國和一号,又得先從728研究院和核電領域的部門調整說起。

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21世紀初,大陸提出發展新的核電技術,即第三代核電技術。圍繞這一目标,國家核電技術公司與中國電力投資有限公司,合并成立了國家電力投資集團。

至此,大陸核電領域的三個巨頭中核集團、中廣核集團和國家電投形成。

國家電投成立後,728研究院整建制的從中核集團,劃歸為了新成立的集團公司。

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而國家電投,就是為消化吸收新技術而專門成立的。2003年時,圍繞第三代核電的開發,啟動了全面的技術招标。最終入選的方案是AP1000技術,這是由美國西屋公司設計的。

彼時這一設計方案在美國并沒有實施過,大陸有新技術的需求,美國方面也需要将圖紙變成真的落地技術。就這樣,大陸最終引進了新的技術和設計理念。

而引進的AP1000,正是後來國和一号的前身。在随後的技術消化吸收過程中,也經曆了諸多波折。

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有觀點認為,大陸當年花高價引進美國的技術并不劃算,因為技術理念起點高,而且在後期的設計和建設中,也經曆了工程延誤和拖期等情況。

2008年,國和一号的研發正式啟動,這一示範工程随後落腳于山東榮成的石島灣核電站。

總體來看,華龍一号和國和一号,有自主創新,也經曆了技術上的引進、吸收和再提升。

那麼,兩者在技術上的差別是什麼呢?

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安全理念上的“加與減”

由于涉及到核電安全的專業知識,這裡就不展開叙述,隻做一些概括性的解釋。

華龍一号的設計理念,延續的還是以往傳統意義上的安全運作思維。簡單來說就是核電運作為了保證安全,它的安全系統是設定多套且都是獨立的。

這種思路類似于做加法,即獨立運作的安全系統,在發生事故後同時進行控制運作。該設計模式多年來一直在使用,而且從技術累積上來看已經很成熟。

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國和一号則不一樣,它的安全保障體系是整體上做減法模式。其安全系統盡可能做了簡化,并且采用了非動能的技術。

簡單來說就是,如果在運作中發生意外,安全系統可在不需要外部電力的驅動下,展開控制工作。而且整個過程中無需人為操作,這在很大程度上可以確定核電站内部人員的安全。

是以綜合來看,這是不同的設計理念所采用的不同設計方式。至于哪種設計更好,因為安全系統就是為了意外而存在的,是以在核電的運作上,誰都不希望安全系統能被啟動。

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結語

目前,華龍一号已先期建成投入運作,國和一号的工程也基本完成,投産運作不久也将開啟。

不管是哪種設計理念,其目的都是從整體的角度,確定核電機組的運作安全。

當然,安全系統的設計,也僅僅和核電機組結構的一部分。其他的發電和運作結構,不管是哪種類型的設計,都需要在實踐和長時間的運作中去檢驗。

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随着國内各地多個核電機組建成投産,未來幾十年,核電的比重将會越來越高。

參考資料:

《不屈命途:“華龍一号”的前世今生》 中國核工業 2021年1月31日

《年發電量近200億度 “華龍一号”示範工程全面建成投運》 人民網 2022年3月25日

《自主三代核電國和一号誕生記:2.6萬名技術人員的攻關長跑》 澎湃新聞 2020年10月1日

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