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【亲历】亲历中国引进第三代核电技术始末④

AP1000的自主化还留下一个“尾巴”,那就是数字化仪控技术。在AP1000的技术转让中,数字化仪控技术不在转让之列,西屋公司的理由是该技术产权不在西屋公司。实际上,西屋公司早先自己开发了数字化仪控技术,但后来将这一技术卖给了ABB公司。

口述:原核工业部常务副部长、现任国家核电技术公司专家委员会主任 陈肇博

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撰文:《中国经济周刊》 记者 李凤桃

三代核电自主化过程中,我国制造业屡创奇迹

AP1000的自主化还留下一个“尾巴”,那就是数字化仪控技术。在AP1000的技术转让中,数字化仪控技术不在转让之列,西屋公司的理由是该技术产权不在西屋公司。实际上,西屋公司早先自己开发了数字化仪控技术,但后来将这一技术卖给了ABB公司。我们也曾要求ABB公司转让这项技术,但他们不同意。不仅是美国公司,当时欧洲公司的数字化仪控技术也不转让。这就逼着中国自己开发这项技术。

与马丁公司合作开发数字化仪控

世界上大部分核电站的自动保护和控制系统都是老一代“模拟式”的,因为大部分核电站是上个世纪七八十年代建设的,那个时候数字技术刚开始发展。但本世纪以来,数字化仪控技术发展很快,许多大型的石化企业、冶金企业和燃煤电站都采用了数字化仪控。国外只有少数较新的核电站,如法国的N4核电站采用了数字化仪控系统,也有个别二代核电站把模拟式仪控改造为数字化仪控。所有三代核电站都采用了数字化仪控。这是一项高端技术,当年法国N4核电站采用数字化仪控遇到很大困难,为此,核电站还拖延了两年工期。

在中国,当时只有田湾核电站使用了西门子公司提供的数字化仪控系统。在田湾核电站的调试和运营中,我们感到数字化仪控技术对核电站的确非常有用,使操作简化、准确,防止了假信号和减少了误操作,提高了机组负荷因子和安全性。

如果中国不能实现仪控技术的自主化,那么未来只能购买美国或欧洲的仪控系统,这对即将要建设一大批核电站的中国来讲,将付出很高的代价。当时,我们在与欧美公司接触时,他们对仪控系统要价已非常高,两个机组仪控系统的价格高达两三亿美元。其实,这套系统的硬件,包括各种测试仪表、压力计、温度计、各种控制柜、计算机等都很便宜的,总价值就几千万美元,但真正值钱的就是软件。因为数字化仪控系统的软件开发投入较大,拥有很多的专利,所以一旦向中国转让了技术,他们就不再可能靠卖数字化仪控而获取高额利润了。

正在我们为难的时候,出现一个机遇。美国的军工制造企业——洛克希德·马丁公司(下称“马丁公司”)希望利用他们掌握的FPGA技术进入核电领域,在数字化仪控方面参与国际竞争。但他们没有搞过民用核电站的仪控,尚没有美国核安全部门(NRC)发给的许可证。他们需要找到一个具体的项目来设计出用于核电的仪控系统,并取得NRC的许可证。当时中国的核电发展势头很好,他们就到中国寻找合作机会。马丁公司选择了与国家核电下属的国核自仪公司进行合作。

在国家核电成立之初,我们就成立了一家公司,叫国核自仪系统工程公司(下称“国核自仪”),其主要任务就是开发核电站的数字化仪控。这是国家核电和上海自动化仪表公司合资成立的公司,该公司主要负责数字化仪控系统的软件开发、系统集成、现场安装、调试、售后服务等工作,而数字化仪表等设备硬件将在上海自动化仪表公司的工厂进行生产。

国核自仪的总经理是原田湾核电站的副总工程师,姓邱。之前,我在江苏核电公司任董事长时将他从上海核工程研究设计院聘请到田湾核电站,他参与了江苏核电公司引入俄罗斯技术的谈判。俄方推荐采用德国先进的数字化仪控系统,他作为田湾核电站仪控负责人,从与西门子公司谈判开始,参加了这套国内核电站第一次采用的数字化仪控系统设计、制造、安装、调试直到投入运行的全过程。他精通业务,工作勤奋,外语好,得到俄方领导和西门子公司的尊重和表扬,他的团队曾用详实的数据驳回了西门子公司索赔1800万欧元的无理要求,捍卫了我方利益。田湾工程完工后他回到上海核工程研究设计院。国家核电成立之后,将他从上海核工程研究设计院抽调出来组建国核自仪。

经过几年的艰苦创业,目前国核自仪已有员工300多人,与马丁公司的合作顺利进行。目前有20人在美国马丁公司的核电仪控基地与美方人员一起进行科研开发。现已建成核岛保护系统的平台(NuPAC),预计今年10月份完成独立验证与确认,可望于明年通过美国核安全监管部门(NRC)的通用性审评和批准。核电站控制平台(NuCON)已实现其基本功能,正进行平台软件的测试和修改工作,并已与两家燃煤电厂签订合同,提供实验性数字化仪控设备,并已发货。CAP1400数字化仪控工程样机预计于2015年内建成。

总之,数字化仪控这个难点正在逐步攻克,具有自主知识产权的CAP1400将包含具有自主知识产权的数字化仪控。根据与马丁公司签订的合同,双方对NuPAC都具有完全知识产权。至于NuCON平台,则完全由中方开发,拥有自主知识产权。

马丁公司对FPGA(可编程控制器)掌握得很好,它的特点是将部分软件固化到硬件中,防止黑客攻击。这比AP1000采用的技术更先进。

设备国产化中的多个“世界第一”

在AP1000设备国产化过程中,还有三件事值得一提。

一是AP1000独有的钢制安全壳(CV),这是直径40米、高65米、厚4厘米的特种钢制成的庞大的核安全二级的容器,是非能动安全系统的一个重要组成部分。这个庞然大物在过去的核电站中是没有的,也没有工厂制造过。

西屋认为中国不具备制造这个容器的条件,推荐由意大利的Ansaldo公司制造。实际上Ansaldo公司过去也从来未制造过这种容器,对它也是第一次。既然过去谁也没做过,我们中国是否有能力自己做?这个问题被尖锐地提了出来。当时中核建23公司分析研究西屋提出的技术要求后,提出我们可以按美国的设计和技术要求,自己制造。于是国家核电与中核建23公司建立了股份制的海阳核设备工厂,承担起自己制造CV容器和核电站各种模块的任务。

根据美方的技术要求,我们先后请宝钢和鞍钢都生产出来制造CV容器的特种钢板,经过两年多的努力,我们制造出并在核电站现场拼装焊接成功了世界第一个CV容器,其总成本差不多相当于Ansaldo公司报价的一半,也没有什么技术转让,反而形成了一系列中方的专利。

第二个是主管道。二代核电站的主管道都是由多节锻件在现场焊接而成,而AP1000要求主管道作为一个整体锻造成形,没有焊缝,并有适度弯曲,而且还要在管中部压出一个环形接口,以备与波形管相连接。这样的主管道进一步提高了安全性和可靠性,但工艺十分复杂。世界上没有厂家做过。外方报了天价。当我们把这个消息告知机械行业各厂家后,有8家企业组成5个团队要求开展主管道研制。经过整整两年的艰苦努力,由431、烟台努玛尔、鞍钢重机、川化机组成的431团队,以及二重、吉林中意三家都成功地完成了AP1000特殊主管道的研制,得到了国家核安全局的认可,获得依托项目供货合同,依托项目两个1号机组已经完成主管道安装,2号机已开始安装。其价格只有外国厂家报价的三分之一,我们取得了一批专利。

第三是安全壳内用的特殊电缆。这种电缆要耐高温、耐辐射、经得住高温热水浸泡,而且不含卤族元素(氯、氟等),当发生管道破裂和反应堆损坏时,电缆能在相当长时间内不损坏。这种特殊要求的电缆世界各国都没有生产过,没有任何厂家愿意提供。上海的民营企业上上电缆厂接过这一艰巨的试制任务,经过近两年的努力,做了各种严酷条件下的考验和试验,生产出了完全合格的产品,并取得了专利,为我国今后CAP1400自主化批量生产解决了一大难题。

类似的例子还有不少。在三代核电自主化过程中,我们中国制造业充满信心,攻关陷阵,创造了一系列奇迹,推动我国制造业在技术和管理上达到一个新高度。这不仅为我国核电自主化建设,也为核电走出去参加国际市场竞争,奠定了坚实基础。

结束语

党中央、国务院在本世纪初决策引进先进的三代核电技术,为我国核电在高水平技术上发展奠定基础,同时争取了时间,抢占了世界新一轮核电发展的先机。展望未来,我们无比兴奋。今年是在福岛核事故以后我国重新启动核电建设的一年,其特点是将开始建设一批三代机型核电站,主要是CAP1000和CAP1400。今后会逐年加速,向着核电大国和核电强国的目标快速前进。一个庞大而崭新的高科技清洁能源产业,将成为我国可持续发展和改善环境的利器,对实现伟大的中国梦将做出重大贡献。


(网络编辑:林灵)
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