李鳳桃

口述：原核工業(yè)部常務(wù)副部長、現(xiàn)任國家核電技術(shù)公司專家委員會主任 陳肇博

三代核電自主化過程中，我國制造業(yè)屢創(chuàng)奇跡

AP1000的自主化還留下一個“尾巴”，那就是數(shù)字化儀控技術(shù)。在AP1000的技術(shù)轉(zhuǎn)讓中，數(shù)字化儀控技術(shù)不在轉(zhuǎn)讓之列，西屋公司的理由是該技術(shù)產(chǎn)權(quán)不在西屋公司。實際上，西屋公司早先自己開發(fā)了數(shù)字化儀控技術(shù)，但后來將這一技術(shù)賣給了ABB公司。我們也曾要求ABB公司轉(zhuǎn)讓這項技術(shù)，但他們不同意。不僅是美國公司，當(dāng)時歐洲公司的數(shù)字化儀控技術(shù)也不轉(zhuǎn)讓。這就逼著中國自己開發(fā)這項技術(shù)。

與馬丁公司合作開發(fā)數(shù)字化儀控

世界上大部分核電站的自動保護(hù)和控制系統(tǒng)都是老一代“模擬式”的，因為大部分核電站是上個世紀(jì)七八十年代建設(shè)的，那個時候數(shù)字技術(shù)剛開始發(fā)展。但本世紀(jì)以來，數(shù)字化儀控技術(shù)發(fā)展很快，許多大型的石化企業(yè)、冶金企業(yè)和燃煤電站都采用了數(shù)字化儀控。國外只有少數(shù)較新的核電站，如法國的N4核電站采用了數(shù)字化儀控系統(tǒng)，也有個別二代核電站把模擬式儀控改造為數(shù)字化儀控。所有三代核電站都采用了數(shù)字化儀控。這是一項高端技術(shù)，當(dāng)年法國N4核電站采用數(shù)字化儀控遇到很大困難，為此，核電站還拖延了兩年工期。

在中國，當(dāng)時只有田灣核電站使用了西門子公司提供的數(shù)字化儀控系統(tǒng)。在田灣核電站的調(diào)試和運營中，我們感到數(shù)字化儀控技術(shù)對核電站的確非常有用，使操作簡化、準(zhǔn)確，防止了假信號和減少了誤操作，提高了機組負(fù)荷因子和安全性。

如果中國不能實現(xiàn)儀控技術(shù)的自主化，那么未來只能購買美國或歐洲的儀控系統(tǒng)，這對即將要建設(shè)一大批核電站的中國來講，將付出很高的代價。當(dāng)時，我們在與歐美公司接觸時，他們對儀控系統(tǒng)要價已非常高，兩個機組儀控系統(tǒng)的價格高達(dá)兩三億美元。其實，這套系統(tǒng)的硬件，包括各種測試儀表、壓力計、溫度計、各種控制柜、計算機等都很便宜的，總價值就幾千萬美元，但真正值錢的就是軟件。因為數(shù)字化儀控系統(tǒng)的軟件開發(fā)投入較大，擁有很多的專利，所以一旦向中國轉(zhuǎn)讓了技術(shù)，他們就不再可能靠賣數(shù)字化儀控而獲取高額利潤了。

正在我們?yōu)殡y的時候，出現(xiàn)一個機遇。美國的軍工制造企業(yè)——洛克希德·馬丁公司（下稱“馬丁公司”）希望利用他們掌握的FPGA技術(shù)進(jìn)入核電領(lǐng)域，在數(shù)字化儀控方面參與國際競爭。但他們沒有搞過民用核電站的儀控，尚沒有美國核安全部門（NRC）發(fā)給的許可證。他們需要找到一個具體的項目來設(shè)計出用于核電的儀控系統(tǒng)，并取得NRC的許可證。當(dāng)時中國的核電發(fā)展勢頭很好，他們就到中國尋找合作機會。馬丁公司選擇了與國家核電下屬的國核自儀公司進(jìn)行合作。

在國家核電成立之初，我們就成立了一家公司，叫國核自儀系統(tǒng)工程公司（下稱“國核自儀”），其主要任務(wù)就是開發(fā)核電站的數(shù)字化儀控。這是國家核電和上海自動化儀表公司合資成立的公司，該公司主要負(fù)責(zé)數(shù)字化儀控系統(tǒng)的軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成、現(xiàn)場安裝、調(diào)試、售后服務(wù)等工作，而數(shù)字化儀表等設(shè)備硬件將在上海自動化儀表公司的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。

國核自儀的總經(jīng)理是原田灣核電站的副總工程師，姓邱。之前，我在江蘇核電公司任董事長時將他從上海核工程研究設(shè)計院聘請到田灣核電站，他參與了江蘇核電公司引入俄羅斯技術(shù)的談判。俄方推薦采用德國先進(jìn)的數(shù)字化儀控系統(tǒng)，他作為田灣核電站儀控負(fù)責(zé)人，從與西門子公司談判開始，參加了這套國內(nèi)核電站第一次采用的數(shù)字化儀控系統(tǒng)設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試直到投入運行的全過程。他精通業(yè)務(wù)，工作勤奮，外語好，得到俄方領(lǐng)導(dǎo)和西門子公司的尊重和表揚，他的團(tuán)隊曾用詳實的數(shù)據(jù)駁回了西門子公司索賠1800萬歐元的無理要求，捍衛(wèi)了我方利益。田灣工程完工后他回到上海核工程研究設(shè)計院。國家核電成立之后，將他從上海核工程研究設(shè)計院抽調(diào)出來組建國核自儀。

經(jīng)過幾年的艱苦創(chuàng)業(yè)，目前國核自儀已有員工300多人，與馬丁公司的合作順利進(jìn)行。目前有20人在美國馬丁公司的核電儀控基地與美方人員一起進(jìn)行科研開發(fā)?，F(xiàn)已建成核島保護(hù)系統(tǒng)的平臺（NuPAC），預(yù)計今年10月份完成獨立驗證與確認(rèn)，可望于明年通過美國核安全監(jiān)管部門（NRC）的通用性審評和批準(zhǔn)。核電站控制平臺（NuCON）已實現(xiàn)其基本功能，正進(jìn)行平臺軟件的測試和修改工作，并已與兩家燃煤電廠簽訂合同，提供實驗性數(shù)字化儀控設(shè)備，并已發(fā)貨。CAP1400數(shù)字化儀控工程樣機預(yù)計于2015年內(nèi)建成。

總之，數(shù)字化儀控這個難點正在逐步攻克，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CAP1400將包含具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字化儀控。根據(jù)與馬丁公司簽訂的合同，雙方對NuPAC都具有完全知識產(chǎn)權(quán)。至于NuCON平臺，則完全由中方開發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。

馬丁公司對FPGA（可編程控制器）掌握得很好，它的特點是將部分軟件固化到硬件中，防止黑客攻擊。這比AP1000采用的技術(shù)更先進(jìn)。

設(shè)備國產(chǎn)化中的多個“世界第一”

在AP1000設(shè)備國產(chǎn)化過程中，還有三件事值得一提。

一是AP1000獨有的鋼制安全殼（CV），這是直徑40米、高65米、厚4厘米的特種鋼制成的龐大的核安全二級的容器，是非能動安全系統(tǒng)的一個重要組成部分。這個龐然大物在過去的核電站中是沒有的，也沒有工廠制造過。

西屋認(rèn)為中國不具備制造這個容器的條件，推薦由意大利的Ansaldo公司制造。實際上Ansaldo公司過去也從來未制造過這種容器，對它也是第一次。既然過去誰也沒做過，我們中國是否有能力自己做？這個問題被尖銳地提了出來。當(dāng)時中核建23公司分析研究西屋提出的技術(shù)要求后，提出我們可以按美國的設(shè)計和技術(shù)要求，自己制造。于是國家核電與中核建23公司建立了股份制的海陽核設(shè)備工廠，承擔(dān)起自己制造CV容器和核電站各種模塊的任務(wù)。

根據(jù)美方的技術(shù)要求，我們先后請寶鋼和鞍鋼都生產(chǎn)出來制造CV容器的特種鋼板，經(jīng)過兩年多的努力，我們制造出并在核電站現(xiàn)場拼裝焊接成功了世界第一個CV容器，其總成本差不多相當(dāng)于Ansaldo公司報價的一半，也沒有什么技術(shù)轉(zhuǎn)讓，反而形成了一系列中方的專利。

第二個是主管道。二代核電站的主管道都是由多節(jié)鍛件在現(xiàn)場焊接而成，而AP1000要求主管道作為一個整體鍛造成形，沒有焊縫，并有適度彎曲，而且還要在管中部壓出一個環(huán)形接口，以備與波形管相連接。這樣的主管道進(jìn)一步提高了安全性和可靠性，但工藝十分復(fù)雜。世界上沒有廠家做過。外方報了天價。當(dāng)我們把這個消息告知機械行業(yè)各廠家后，有8家企業(yè)組成5個團(tuán)隊要求開展主管道研制。經(jīng)過整整兩年的艱苦努力，由431、煙臺努瑪爾、鞍鋼重機、川化機組成的431團(tuán)隊，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，得到了國家核安全局的認(rèn)可，獲得依托項目供貨合同，依托項目兩個1號機組已經(jīng)完成主管道安裝，2號機已開始安裝。其價格只有外國廠家報價的三分之一，我們?nèi)〉昧艘慌鷮＠?/p>

第三是安全殼內(nèi)用的特殊電纜。這種電纜要耐高溫、耐輻射、經(jīng)得住高溫?zé)崴?，而且不含鹵族元素（氯、氟等），當(dāng)發(fā)生管道破裂和反應(yīng)堆損壞時，電纜能在相當(dāng)長時間內(nèi)不損壞。這種特殊要求的電纜世界各國都沒有生產(chǎn)過，沒有任何廠家愿意提供。上海的民營企業(yè)上上電纜廠接過這一艱巨的試制任務(wù)，經(jīng)過近兩年的努力，做了各種嚴(yán)酷條件下的考驗和試驗，生產(chǎn)出了完全合格的產(chǎn)品，并取得了專利，為我國今后CAP1400自主化批量生產(chǎn)解決了一大難題。

類似的例子還有不少。在三代核電自主化過程中，我們中國制造業(yè)充滿信心，攻關(guān)陷陣，創(chuàng)造了一系列奇跡，推動我國制造業(yè)在技術(shù)和管理上達(dá)到一個新高度。這不僅為我國核電自主化建設(shè)，也為核電走出去參加國際市場競爭，奠定了堅實基礎(chǔ)。

結(jié)束語

黨中央、國務(wù)院在本世紀(jì)初決策引進(jìn)先進(jìn)的三代核電技術(shù)，為我國核電在高水平技術(shù)上發(fā)展奠定基礎(chǔ)，同時爭取了時間，搶占了世界新一輪核電發(fā)展的先機。展望未來，我們無比興奮。今年是在福島核事故以后我國重新啟動核電建設(shè)的一年，其特點是將開始建設(shè)一批三代機型核電站，主要是CAP1000和CAP1400。今后會逐年加速，向著核電大國和核電強國的目標(biāo)快速前進(jìn)。一個龐大而嶄新的高科技清潔能源產(chǎn)業(yè)，將成為我國可持續(xù)發(fā)展和改善環(huán)境的利器，對實現(xiàn)偉大的中國夢將做出重大貢獻(xiàn)。endprint