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秦山核电站安全运行25周年:白手起家的中国核电“母机”
1991年12月15日凌晨零点14分,在上海以南115公里的浙江海盐县,中国大陆第一座30万千瓦核电站——秦山核电站并网发电,结束了中国大陆无核电的历史,也使中国成为继美、英、法、前苏联、加拿大、瑞典之后世界上第7个能够自行设计、建造核电站的国家。
秦山核电站一期发电纪念明信片但“零的突破”绝非坦途。作为首座核电站,秦山核电站没有生产准备、更没有运行管理经验,连参考电站、模拟机、参考文件体系和程序都没有,属于“白手起家”。 就像中国早期许多核工程一样,秦山核电站也有一个代号,“728工程”。
“由于少煤缺电,上海许多工厂面临停产,更有新办的工厂不敢开工建设……”公开资料记载,1970年春节前夕,来自上海市委的一份紧急报告引起了中央领导的关注。“从长远看,要解决上海和华东地区的用电问题要靠核电。二机部不光是爆炸部,而且要搞核电站。”之后的2月初,周恩来总理在一次国务院会议上作出了上述指示。2月8日,上海市传达周总理指示,开始研究部署核电站的建设工作,因为是1970年2月8日,故首座核电站被命名为“728工程”。
“728工程”开启了中国和平利用核能、核工业“军转民”的新一页,728院、728车间、728办公室等应运而生。该工程发生在国际核电技术对华封锁的大背景下,由当时的728设计院,即现在的国家核电技术公司旗下的上海核工程研究设计院(下称核工院)负责总体设计,其设备主要由上海的装备制造企业提供,被核电业内视为“自力更生、大力协作”的典范。
1974年3月31日,中央专委会批准了30万千瓦压水堆建设方案和设计任务书。由于核电站对厂址要求较高,选址勘察于1973年启动。选定浙江秦山之前,“728工程”曾在9年间先后几易其址。江苏江阴县的长山、上海市的奉贤、浙江富阳钱塘江上游的富春江畔,都曾被纳入考虑范畴。此后的地质勘察发现,浙江海盐县秦山的地质结构稳定,基岩属溶解凝灰岩,适合建造核电站厂房,且周边人口稀少。同时,发生地震频率低、烈度小。设计人员在查阅杭州湾千年以来海潮与风浪的数据后,确定了防洪堤高度,后来又参照了千年一遇的水文险情资料,再次提升防洪堤高度。
最终,国家经委1982年11月2日正式发文批准工程厂址定在浙江省海盐县秦山。1985年3月20日,秦山核电站浇灌第一罐混凝土,正式开工建设。
秦山核电站全景 视觉中国 图中国核电发展“母机”
秦山核电站不得不面对很多次“第一”:第一次设计、第一次并网、第一次运行、第一次检修……直至第一次退役,全靠自主摸索和尝试,尤其是设备检修,国内没有任何经验可循。从项目初始,技术路线、堆型方案确定过程中的曲折反复,到工程建设中的排除万难,再到并网发电、安全运行,秦山30万千瓦机组从最初定位的“原型堆”、“试验堆”到正式确立为“商用堆”,成为中国核电发展的母机。
原国家核安全局常务副局长兼总工程师林诚格曾回忆道,“秦山核电站的成功得益于大力协同,不但是一个工程经过了检验,更重要的是提起了中国人的信心,在技术完全被封锁之后,实现了零的突破,不但建成了一个电站,还培养了一支队伍。这支队伍不仅是设计方面的,还包括建造、管理、设备方面的。”
这也正符合周恩来当时的指示要求:要通过“728”工程,“掌握技术,积累经验,培养人才”。
据参与秦山核电工程的专家对澎湃新闻(www.thepaper.cn)回忆,当时作为主体设计院的728院的设计、技术人员,基本是常驻各个设备制造企业,交流各项技术工作。
这是由设计院在核电产业链中所处的位置决定的:处于最上游的是先进概念,这部分来自于科研院所;往下,则是以728院为代表的工程研究设计院,其主要任务,是将先进的概念进行工程化;再往下,则是核电站的建造和设备的制造;最下游,是设备的调试、安装、运行、退役。
“728院从一开始触摸核电,走的就是自主化道路,那个时候国外对中国是封锁技术的。秦山一期时,我们只能拿到一张纸,一段话,以及一些零零碎碎残缺不全的所谓国外核电的图纸。所以秦山核电厂完全是我们自己白手揣摩,反复试验,尝试出来的。” 在此前接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访时,上海核工院副总工程师顾申杰回忆说。
中国的核电装备制造业,也由此经历了从无到有的过程。凭借当时参加秦山30万千瓦核电站的经验,核电设备国产化打下了良好基础。上海现有的核电产业格局,也由此起步。“728”工程启动后,上海地区共有180多家企业、设计、科研、院校,成功地为秦山一期30万千瓦核电站提供了50%的重要设备(约占国产设备的70%)和千余吨核用特殊材料。
据《科技日报》报道,秦山核电当时想方设法培养出了大陆第一批合格的高级操纵员和操纵员;通过机组调试运行过程,不断地暴露问题、发现问题、解决问题,在运行管理体系建设过程中,技术经验得到迅速提升;通过持续的技术改造,逐步将原型堆电站营运管理成为安全运行业绩世界排名前四分之一的商业核电站。
1983年11月27日,核工业部给“728”工程正式命名为“核工业部秦山核电厂”。1994年4月1日,秦山核电站正式投入商业运行。
秦山30万机组的成功建成,让中国初步建立了包括核电研发体系、设计标准体系、设计管理体系、核电审评体系、核电材料体系、核电燃料体系、设备制造体系、核电人才体系在内的“八大体系”。
核安全文化也在实际运行过程中得以强化。1998年7月14日,秦山一期核电站开始第四次停堆换料大修,卸料后检修人员在堆芯下板上竟发现一颗螺丝钉。虽然只是一颗螺丝,但它出现的位置恰是密封位置,这意味着是从反应堆内部件脱落,设备随时可能出现故障。为了检查和修复,秦山核电停运了430天。
首次核电“出海”、秦山核电姊妹机组:巴基斯坦恰西玛工程
秦山项目完成后,728院继续发挥着其在设计领域的优势,并将秦山30万千瓦堆型出口到了海外。
就在秦山30万千瓦核电机组并网发电后的15天,1991年12月31日,中国便与巴基斯坦签订了成套出口两台同样30万千瓦级堆型机组(C-1/C-2,恰西玛1、2号核电机组)的合同,成为当时中国能源领域规模最大的、综合性最强的、科技含量最高的出口项目。
以秦山核电站为基础,上海核工院针对C-1厂址特点,攻克了软土地基、地震烈度等关键技术问题,并按照国际核电安全先进标准进行设计改进,有效提高了机组的安全性、可靠性和经济性,项目于2000年6月13日实现首次并网发电;C-2则在国际上首次全面采用概率安全分析(PSA)技术改进与平衡安全系统设计,首次采取了完整的严重事故预防与缓解对策,强化了纵深防御体系,于2011年5月竣工投产、比计划提前111天实现商业化运行。
2000年9月,恰西玛1号机组投入商业运行。巴基斯坦恰希玛核电工程是中国自行设计、建造的第一座出口商用核电站,也是截至目前中国唯一在海外建成的核电项目,被中巴双方誉为“南南合作”的典范。同时,恰西玛项目也开启了秦山核电从人员培训、调试、试运行和检修换料等一系列对外技术服务的大门。
目前,秦山核电基地9台机组全部投产发电,总装机容量达到654.6万千瓦,年发电量约500亿千瓦时,成为中国核电机组数量最多、堆型最丰富、装机最大的核电基地。中国核工业从30万千瓦到60万千瓦,再到100万千瓦,从二代到三代,从压水堆到快堆、高温气冷堆等等,秦山都是起点。
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